普適計算教育部重點實驗室科研人員正在測試智能戒指。 受訪單位供圖

　　近日，在2026 Inclusion·外灘大會上，清華大學計算機科學與技術系副教授喻純，戴上一枚不到3克的戒指，展示了更自然、更輕量的人機交互方式——沒有復雜的操作界面，隻需指尖輕觸，就能操控智能眼鏡、完成支付等日常應用。“我們正在打造以人為中心的伴身智能自然交互體驗。”喻純說，通過搭載的十余種傳感器，智能戒指可以理解使用者的情景狀態，實現手勢命令、空間控制和文本輸入等功能。

　　這枚智能戒指所展示的人機交互技術，正是普適計算教育部重點實驗室科研的一個切面。該實驗室依托清華大學計算機科學與技術系成立，二十多年來，積極探索搭建人機交互學科體系，以創新交互技術破解產業一線痛點，不僅擴大科研影響力，還使國產人機交互產品實現創新突破。該實驗室主任、清華大學計算機科學與技術系教授史元春表示：“未來的機器會越來越‘聰明’，但我們的目標不僅僅是造出‘聰明’的機器，而是要讓機器更好地服務人的工作生活。人機交互，正是讓智能服務於人最關鍵的手段。”

　　形成獨特的人機交互科研范式

　　在手機狹小的虛擬鍵盤上飛快打字，即便指尖落點偏移、觸點模糊，輸入法依舊能夠“讀懂”人的本意，自動修正文字﹔使用無邊框手機時，無論以何種姿勢抓握，機器仿佛“看懂”了你的觸碰動作，隻在你真的點擊時做出精准流暢響應﹔隻需湊近手機或手表，無需說出喚醒詞，手機或手表就能馬上喚醒語音智能助手……這些日常流暢“無感”的數字體驗背后，正是自然人機交互在發揮作用。

　　“人機交互的本質，是實現人與機器自然、高效的信息交換。”喻純說。

　　上世紀80年代后期，人機交互已是美國學術和產業創新的熱點，而彼時國內圖像語音識別等研究雖已比較活躍，但人機交互還僅出現在一些學術展望中，既沒有體系化的理論，也沒有成熟的用戶研究平台。依托“211工程”“985工程”學科建設發展機遇，清華大學計算機科學與技術系前瞻布局這一前沿方向。1999年，人機交互與媒體集成研究所成立。這是國內第一個名字中帶有“人機交互”的實體研究機構，也是2003年成立的普適計算教育部重點實驗室的實體依托單位。

　　史元春回憶，進入新世紀，用戶終端產業興起，但產業界對人機交互的認知還僅限於最表層的界面設計。“界面背后，技術對人的行為、認知習慣的深層理解，才是形態各異的交互技術的創新基礎。好的交互技術是‘無感’的，真正的智能是讓人做得更少，因為技術適應了人的行為和認知。”史元春說。

　　實驗室早期標志性探索是面向未來的智能教室系統，攻關多模態自然人機交互，希望讓遠端學習者通過網絡獲得和線下同等的課堂體驗。史元春介紹，團隊研發的多播技術已經突破音視頻硬件傳輸瓶頸，但實驗發現，真正的挑戰在於教師如何能通過手勢、語音等自然行為操控大屏幕上的教學內容，而不必中斷授課頻繁操作鼠標鍵盤。對此，科研團隊拆解需求，實現了手勢、姿態、人臉、語音識別等多項交互功能。

　　在此過程中，實驗室完成了人機交互教學體系建設並逐漸形成自己的科研范式。史元春說：“依靠清華大學計算機領域深厚的學科優勢，以追求‘硬核’技術為底色，將以主觀體驗為優化目標的人機交互研究做成以原理、數據、系統為研究對象的定量研究，創立和不斷更新研發平台，注重與蓬勃發展的產業協同創新，這就是我們實驗室的科研范式。”

　　最近十年，作為實驗室研究成果的代表，史元春的論文成果穩居計算機學科排名CSRankings人機交互領域全球首位。實驗室副主任陶品介紹，實驗室如今形成了人機交互、普適計算和媒體計算三大研究方向，各有側重，但落腳點都是以人為中心，成果彼此支撐賦能，共同推動國內學科向前發展。

　　使機器理解人的行為與習慣

　　實驗室堅持學術探索與產業實踐雙線並行。早在移動互聯網興起之前，團隊就超前研究大屏多點觸控，探索多人協同、並行操作的新型交互模式，為后續移動端上的交互創新積累了重要經驗。

　　2016年，國產手機產業迎來拐點，從跟隨海外走向自主定義產品、沖擊高端市場。全面屏手機帶來無邊框的視覺效果，卻也拋出一道棘手的行業難題：人握持手機時，手掌側面無意貼靠屏幕邊緣，引發大量誤觸。海外廠商只能無奈地屏蔽邊緣傳感器，犧牲部分交互區域換取穩定。

　　就在產業陷入困局之際，史元春的辦公室響起敲門聲，一名華為工程師攥著實驗室剛剛發表的“手表觸屏極小鍵盤高准確度輸入法”論文上門尋求合作。“公司內部嘗試了多種方案，始終跨不過誤觸這道坎。產品上市時間很緊，希望我們論文的技術能幫助他們解決難題。”史元春回憶，“普通人不會為機器改變自身行為習慣，現實世界的約束不斷向科研拋出棘手難題。”

　　面對全面屏誤觸這個產業痛點，實驗室團隊經過分析發現，該問題早已沉澱在早期的“胖手指”難題研究中。所謂“胖手指”難題是指，成年人指尖直徑8—10毫米，手機虛擬按鍵卻僅有幾毫米，手指觸控面積遠大於按鍵，再加上視覺遮擋，極易錯觸。當時行業通行的思路是要麼放大按鍵擠佔屏幕空間，要麼要求用戶刻意精准點擊，本質都是讓人去適配機器固化的按鍵邊界。

　　“機器的設計是精確的，每個按鍵有明確的邊界。但人的行為是模糊的，手指與屏幕的接觸面積、按壓角度都充滿不確定性。用精確邏輯處理人的模糊行為，當然會出問題。”喻純說。

　　研究團隊將交互意圖的推理方法應用到該問題上：引入貝葉斯推理，不再孤立看待單次觸點信息，結合握持姿態、歷史操作綜合反推人觸摸屏幕的真實意圖。

　　無論是屏蔽誤觸還是識別點觸對象，准確率均為行業最高。這套技術落地屏蔽誤觸和軟鍵盤輸入法，服務十億用戶日常應用。解決誤觸難題過程中，團隊迭代並壓縮算法，作為操作系統核心組件實現毫秒級響應，在保留屏幕全域交互前提下，數十倍壓低誤觸率，支撐了國內第一代全面屏手機的問世。后續，該技術也嵌入折疊屏產品，推動國產智能終端交互體驗跨越式升級。

　　此后，團隊進一步深化“交互意圖”研究，從顯式觸控操作延伸至生理行為信號，布局可穿戴交互與生理計算。實驗室副研究員王運濤介紹，人的意圖並不總是通過顯性的點擊、手勢或語言表達，注視、肢體動作、生理變化等都可能成為解讀用戶狀態與需求的線索。“人本身就是復雜的多模態系統。真正自然的人機交互，不只是等待人的明確指令，更要讓機器從人的行為、生理狀態中讀懂他想做什麼、需要什麼。這也是‘以人為中心’科研理念的必然延伸。”王運濤說。

　　走向“人為主語”的伴身智能

　　當前，主流大模型擅長處理海量文本信息，聚焦認知推理﹔世界模型重點建模客觀的物理環境，服務機器人行動規劃。在此基礎之上，實驗室團隊提出HWM——用戶世界模型（Human World Model），將完整的“人”作為建模核心，開辟以人為本的新路徑。

　　HWM圍繞用戶生理參數、心理狀態、身體行為、場景環境、任務目標五大維度，實現對人的全維度、因果化動態表征。它不是簡單存儲靜態用戶檔案，更關注人的主觀感受，捕捉環境—行為—生理—心理之間的關聯，和面向具身智能的世界模型既有聯系，又有明確區分。“現有世界模型大多面向客觀物理世界，而我們的HWM建模的是‘人為主語’的世界，包括人的目標、決策、行為和心理感受等。傳感器捕捉行為，算法通過HWM理解人的意圖，系統主動適應人的需求。”喻純這樣解釋這套模型的內核。

　　實驗室過往的工作，包括上面描述的早期智能教室系統、攻克“胖手指”難題等，為這套科學框架的形成奠定了長期基礎。如今，實驗室科研人員希望HWM更進一步：AI不只是讀懂人一瞬間發出的指令，而是理解人做決策時完整的上下文。通過連續行為感知，實時理解用戶所處的物理環境、正在執行的任務、外顯的行為姿態，乃至內在的生理與認知狀態，實現需求預判並提供服務，減少重復交互操作，實現對人類能力的增強。史元春說：“現實中大量工作本質是機械的信息搬運以及重復性的事務。大模型時代下的人機交互就是把人從這些繁瑣的工作中解放出來，讓人專注創造、共情等人類最擅長的事情。”

　　談及長遠願景，喻純說，人的價值在於帶著興趣體驗、探索世界，拓展人類文明邊界。未來，每個人都將有一個伴身智能體，依托HWM與多源軟硬件感知，它能理解人的所見所感，適時提供服務支持，助力個體釋放潛能。（記者 荊曉青）