部署下一代用戶界面

UI(用戶界面)的開發(fā)將成為消費電子的下一個戰(zhàn)場。隨著電子產品的日漸成熟，各個品牌通過UI差異化來與對手的競爭也日漸激烈。今后，消費者會基于設備使用的便利性以及可獲得的功能，而不是每個產品功能之間細微的差異來決定買哪款產品。在高端電子產品的核心功能創(chuàng)新發(fā)展日漸成熟的今天，越來越多的消費者會根據產品的工業(yè)設計及UI來選擇自己心儀的產品。再者，UI如今定義著產品的個性，已然成為品牌塑造中不可或缺的一部分，建立產品與消費者的情感聯系，從而最終形成產品忠誠度。

如今，隨著各個產品之間的功能變得越來越相似，UI成為了區(qū)別不同產品之間關鍵因素。該趨勢在手機市場中尤為明顯，并開始向其它更成熟的電子設備市場蔓延。例如，摩托羅拉的RAZR上市時有著和其它手機一樣的功能，但其圓滑時髦的外殼設計，以及獨特的鍵盤設計使它從競爭對手中脫穎而出。摩托羅拉最初預計RAZR的出貨量為每季度75萬臺，但不到一年，RAZR的需求出人意料地快速上升，出貨量便達到每季度6,500萬臺，該手機也成為摩托羅拉史上銷量增長最快的產品。幾年后，Apple推出iPhone，將UI提上新的高度，不僅改變了用戶和手機互動的方式，還對關聯方式進行了革新。此前Apple并不涉足無線手機市場，iPhone是Apple推出的第一個無線電子產品，其獨特的外形設計和UI讓Apple成功地引爆了跟風熱潮，激起了智能手機競爭。目前，iPhone以其每季度3,700 萬臺出貨量，毫無疑問地成為世界消費電子市場中最具競爭力的產品之一。另外，根據行業(yè)相關報道，iPhone能一直持續(xù)作為Apple公司利潤最高的產品線之一，一部分原因是iPhone 將其觸屏UI和應用軟件的易用性巧妙地結合到一起。如今，這一潮流也漸漸擴展到了其它產品的生產中，比如，將觸控、語音和手勢識別功能整合入筆記本電腦，便能生產出一個新型產品——“超極本”。

由于消費者需求的變化無常，那些被精心設計開發(fā)的功能變得大受歡迎，而些不好用的軟件便被擱置在一邊。用戶漸漸開始期待，以后自己只要稍微簡單地操作操作，就能讓手機完成復雜的任務。但是，消費者對表現欠佳的UI的低容忍度，會減少那些不達標的產品的接受度，進而使整個市場的接受速度放慢。觸屏和語音識別功能是該潮流的兩個應用實例。雖然消費者對這兩個功能仍保持較高的需求，但這兩個功能卻有著不同的接受曲線。一方面，觸屏已成為許多消費電子產品不可或缺的一部分，這不僅是因為觸屏漂亮設計，更重要的原因是因為它便于使用。對手機、平板電腦等終端市場而言，這一點顯而易見，因為在這些市場中，幾乎所有的原始設備生產商和原設計生產商都在設計和生產以觸屏作為輸入方式的電子產品。另一方面，語音識別功能的采用卻仍處在非常初期的階段，并一直停滯不前。盡管以語音識別UI 終有一天會被廣泛使用，但現在，仍只有汽車這一消費終端行業(yè)開始將這一系統運用到車載信息娛樂系統中。到目前為止，只有少數幾家汽車制造商的產品裝上了內置語音識別系統，而更多的廠商只是計劃采用含基本內置語音識別功能的系統。人們對語音識別的期望仍然很高，該系統的普及也在不斷加速。權威市場調查機構的最新報告顯示，消費者們普遍對嵌入式語音識別系統，特別是對運用于汽車上的語音識別系統不甚滿意。這導致消費者不太愿意使用該系統，更多的人甚至停止使用該功能。

在科技領域，許多創(chuàng)新技術都是從最初的一個簡單概念開始，最終發(fā)展成一個復雜的系統，UI也不例外。UI從最初簡單的鍵盤，發(fā)展為觸屏，今后會進一步的發(fā)展為語音識別系統甚至更復雜的系統。在接下來的幾年里，消費者會隨著科技的進步而不斷享受到令人興奮的新技術。在UI的下一個發(fā)展階段，設備會主動適應用戶的需求，而不是用戶去適應設備，這就讓用戶能更隨心所欲地使用設備。這種趨勢要求UI不僅具有基礎的功能，并且應當包含許多更復雜的功能，例如隨著時間的積累而統計出的用戶特殊喜好等。為了達到這個效果，設備需要變得更加智能，同時也對處理能力和內存提出了更高要求。 

智能UI

自我智能和預測智能是當前的兩大尖端技術。自我智能讓系統能對當下的系統狀態(tài)進行分析診斷，并相應地采取預防措施；預測智能讓系統能預測用戶所期望的結果?？傮w來說，自我智能就是不斷地通過系統內置的感應器搜集信息，從而維持和確保整個設備的可靠運行。許多設備都采用警告指示器，通過傳感器輸入來對用戶發(fā)出關于危險狀況的預警，但傳感器輸入可能導致性能下降或立刻導致系統故障。例如，汽車上除了其他系統之外，安裝有用來顯示剩余燃油量的指示器。隨著處理資源的日漸增多，越來越多先進的診斷技術也將得到運用。比如在通訊設備領域，Apple等公司已在開發(fā)用手機內置感應器，來協助檢測各種運行問題的專利技術。

相反，預測性智能比自我智能更復雜，這是因為系統必須識別客戶可能的不同選項，并預測出最有可能被選的那個。目前有兩類預測性智能：分為積極類和消極類。手機短信和郵件里所含的自動糾錯功能可以主動糾正拼寫錯誤，正是積極類預測性智能的極好案例。消極類預測性智能常被應用于給客戶提供建議。比如說蘋果的Genius功能和潘多拉的Music Genome Project，兩者根據用戶之前瀏覽歷史記錄，創(chuàng)建一個用戶可能喜歡的新歌播放單。

我們認為，開發(fā)可靠的預測性智能系統關鍵在于準確性。系統從用戶那里搜集的數據越多，就越能準確地預測出用戶的需求。大多數預測技術都假設人們對于人機互動的反應不發(fā)生變化，但實際上，人們的選擇很大程度上受到了情緒和所受干擾的影響。試想一下車載語音識別系統。目前，車載語音識別技術基于語言（即識別用戶語言），在某些情況下包括方言。然而，說話者的情緒及其對發(fā)音的影響卻沒有被考慮進去。例如，一個人在生氣時剛開始說話會快一些，聲音也會大一些，這就會影響其音調的變化，使得識別精準度降低，從而導致用戶更加沮喪。一個可以辨別司機情緒狀態(tài)的系統，能夠調整識別算法，例如通過降低耳機的輸入信號增益控制，以適應這些反應。此外，當司機情緒平復下來，系統可以自動回調語音識別運算規(guī)律，維持以往的準確性。

雖然預測用戶情緒狀態(tài)可能會是一項令人生畏的任務，而當今的基礎技術有可能使其變?yōu)楝F實。例如，手機所帶的相機即可以識別用戶面部，也可以通過面部表情和肢體語言辨別出他、她近期的情緒狀態(tài)。此外，觸屏可以感應到當用戶受外力影響及打字快慢時所表現出急迫或激動的狀態(tài)。同樣，語音識別系統可以監(jiān)測到用戶語調的變化。這些系統都可協調各自分析結果，通力合作，提高綜合識別精準度，最終帶給客戶更好的體驗。 [!--empirenews.page--]

除了UI的基本功能，辨別用戶狀態(tài)(技術)也已經擴展了其他應用，如電子商務或者親友交流。比如，當一個人的情緒處于善于接納的狀態(tài)時，公司愿意支付溢價在手機上做廣告。此外，在通話結束前，用戶可以允許親友訪問他、她的情緒狀態(tài)界面，這樣可以改善他們的交流策略并避免敏感問題的討論。

諷刺的是，設備變得簡單易用，那UI就只能更復雜。例如，相比靜態(tài)圖像，使用在線視頻時運用面部識別功能將更加困難，但同時又帶給了客戶更好的體驗。同樣，和如今的命令與控制系統相比，使用自然語言理解(NLU)的語音識別將變得更加復雜，卻能得到更好的結果。若是在嚴格的語法要求下，用戶只能使用有限的詞語，這常常會導致失敗的用戶體驗；在理想狀態(tài)下，用戶倒是更希望能夠與系統進行互動交流，這樣才能獲得更豐富的體驗，但同時也對系統提出了更高的要求。這樣做的話，用戶可以替換簡單卻單調的指令，如把“提高音量”轉為更自然的說法“把收音機音量調大點兒”或者“音樂再大點兒”。系統也可以做出更自然的回應，如“音樂夠大了嗎？”此外，系統可以在同一環(huán)境下加入其它變量，并做出可預測的回復，比如當多個乘客同時講話時，回答調低音量。UI也可以熟識常規(guī)使用者并且了解每個人與系統交流的方式，從而提高預測成功性。

在系統設計中，在系統中增加智能因素會對處理能力和存儲產生額外需求，這不僅出于診斷系統或者進行預測的需要，而且系統還要添加所需的復雜回應信息。比起現有的嵌入式系統相比，復雜的預測性智能需要更強的處理能力和更多的存儲資源。隨著這些嵌入式系統需要加載更多的UI功能，基于嵌入式資源有限的條件下，平衡處理能力和存儲的問題正日益面臨挑戰(zhàn)。

這一挑戰(zhàn)在車載信息娛樂領域更為突顯，原始設備制造商之間的競爭促使了先進電腦控制功能的創(chuàng)新和采用，從而可以支持多核結構及3D圖形功能。同時，車載環(huán)境內的多個功能繼續(xù)競相獲取可用的計算資源。這個負擔集中于應用處理器，也就是主要的計算引擎。不過諸如3D圖像和先進的通信協議等功能已經讓應用處理器的運行負擔沉重不堪。因此，這些嵌入式系統能為其他功能提供的計算資源非常有限。

信息娛樂系統的資源有限性及其對關鍵功能的影響，其主要表現之一就是UI。例如，先進的語音識別功能同時需要極高的MIPS與極快的存儲訪問。當系統設計者努力去生產一種能夠在漂亮的UI界面上支持多種先進功能的、且高度優(yōu)化的信息娛樂系統時，他們一直被現有的技術水平所束縛——尤其是設計所需的硬件。UI日益要求訪問先進的查找表(look-up table)與算法，這與其他系統功能產生了直接的沖突。最后，對在通用處理器上執(zhí)行多種識別算法的要求，長期以來都是這些系統實現低功耗的障礙之一。即使目前的高端信息娛樂系統所用的先進應用處理器正在快速地從單核進化到雙核甚至是四核技術演化，我們仍然認為，作為計算密集型功能的 UI需要配備單獨的硬件加速器與靈活的軟件算法。

信息娛樂系統原始設備制造商們不斷對各種先進的人機交互界面(HMI)的功能進行融合，比如觸屏控制與語音識別等，而UI功能則將持續(xù)成為重要的系統瓶頸。制造商們必須具備充分的能力來解決這些UI瓶頸與設計所帶來的挑戰(zhàn)，例如獲取精密的軟件算法、在封閉而充滿各類噪音的車廂環(huán)境中準確地運行、支持數據安全的隱私需求、訪問額外/付費內容、對針對設備的惡意黑客攻擊進行防護、支持帶有定位服務與廣告的實時離（面）板互動操作等。隨著新型UI被引入這些系統中，下一代的系統將在單一系統中面臨多重識別任務的考驗，如語音、聲音、圖像、面部以及動作等。由于單一的UI技術的實時需求會持續(xù)對應用處理器的運行造成干擾，而引入額外的UI會造成情況更加惡化，因為這些新增的功能也會爭奪資源。

UI處理器

在未來，為了達到先進UI處理所需的性能、精度和功耗效率水平，系統需要一個包含其中的、作為協處理器的“UI處理器”。在設計中，該器件將與集成的專門硬件加速器一起，支持初級或高級UI功能，其速度遠比通用處理器來得快。此外，它們將具有足夠的集成內存資源，并與專門用來增加查表性能的算術邏輯單元(ALU)相結合。我們認為，與采用傳統的通用應用處理器相比，這些 UI 處理器將以極高的效率來更快處理先進的UI功能，而延遲更短、功耗更少。其他潛在的應用程序UI處理器包括與用戶互動，方便UI的操作并提供系統的睡眠模式，以節(jié)省功耗。目前，系統設計人員必須權衡精度和延遲，而專門的UI處理器將幫助開發(fā)人員優(yōu)化他們的系統，有效地提高這兩方面的性能表現。

使用專用協處理器以處理不斷增長的功能，這一概念由來已久。包括圖形、加密、數字信號處理、高速通信等在內的眾多的技術都可以利用專門的硬件，為主處理器降低處理負擔，隨著技術的成熟而逐步形成有成本效益的部署。為了滿足下一代UI的苛刻要求，UI處理器將提供多種基于硬件的語音與圖像處理加速器，以應對計算密集型任務。當然，隨著這些UI技術的逐步成熟和穩(wěn)定，它們最終可能被并入通用處理器體系結構中。如圖形、加密、數字信號處理和通信處理都已經被并入通用處理器。誠然，我們距這一進程的最終完成可能還有數年之遙。屆時，制造商將要依靠UI處理器來跟上快速發(fā)展的UI技術前沿。

UI處理器的興起已經箭在弦上。目前，多種自我智能和預測智能所需的基礎技術都已上市。隨著技術的不斷發(fā)展，專用UI器件將化身各種各樣的形式。由于這些器件的架構非常重要，廠商將競相角逐知識產權和集成水平，并最終產生領導廠商。易用性將持續(xù)推動產品差異化，而UI技術卻將增加其復雜性。隨著UI處理器的逐步上市，制造商將由此推出先進的UI功能 —— 如語音和面部識別功能等，提供更加易于使用的設備并占據關鍵的市場份額。此外，通過運用自我智能和預測智能功能，制造商將能夠以最具成本效益的方式提供準確、可靠與低延遲的設備。