部署下一代用户界面

UI(用户界面)的开发将成为消费电子的下一个战场。随着电子产品的日渐成熟，各个品牌通过UI差异化来与对手的竞争也日渐激烈。今后，消费者会基于设备使用的便利性以及可获得的功能，而不是每个产品功能之间细微的差异来决定买哪款产品。在高端电子产品的核心功能创新发展日渐成熟的今天，越来越多的消费者会根据产品的工业设计及UI来选择自己心仪的产品。再者，UI如今定义着产品的个性，已然成为品牌塑造中不可或缺的一部分，建立产品与消费者的情感联系，从而最终形成产品忠诚度。

如今，随着各个产品之间的功能变得越来越相似，UI成为了区别不同产品之间关键因素。该趋势在手机市场中尤为明显，并开始向其它更成熟的电子设备市场蔓延。例如，摩托罗拉的RAZR上市时有着和其它手机一样的功能，但其圆滑时髦的外壳设计，以及独特的键盘设计使它从竞争对手中脱颖而出。摩托罗拉最初预计RAZR的出货量为每季度75万台，但不到一年，RAZR的需求出人意料地快速上升，出货量便达到每季度6,500万台，该手机也成为摩托罗拉史上销量增长最快的产品。几年后，Apple推出iPhone，将UI提上新的高度，不仅改变了用户和手机互动的方式，还对关联方式进行了革新。此前Apple并不涉足无线手机市场，iPhone是Apple推出的第一个无线电子产品，其独特的外形设计和UI让Apple成功地引爆了跟风热潮，激起了智能手机竞争。目前，iPhone以其每季度3,700 万台出货量，毫无疑问地成为世界消费电子市场中最具竞争力的产品之一。另外，根据行业相关报道，iPhone能一直持续作为Apple公司利润最高的产品线之一，一部分原因是iPhone 将其触屏UI和应用软件的易用性巧妙地结合到一起。如今，这一潮流也渐渐扩展到了其它产品的生产中，比如，将触控、语音和手势识别功能整合入笔记本电脑，便能生产出一个新型产品——“超极本”。

由于消费者需求的变化无常，那些被精心设计开发的功能变得大受欢迎，而些不好用的软件便被搁置在一边。用户渐渐开始期待，以后自己只要稍微简单地操作操作，就能让手机完成复杂的任务。但是，消费者对表现欠佳的UI的低容忍度，会减少那些不达标的产品的接受度，进而使整个市场的接受速度放慢。触屏和语音识别功能是该潮流的两个应用实例。虽然消费者对这两个功能仍保持较高的需求，但这两个功能却有着不同的接受曲线。一方面，触屏已成为许多消费电子产品不可或缺的一部分，这不仅是因为触屏漂亮设计，更重要的原因是因为它便于使用。对手机、平板电脑等终端市场而言，这一点显而易见，因为在这些市场中，几乎所有的原始设备生产商和原设计生产商都在设计和生产以触屏作为输入方式的电子产品。另一方面，语音识别功能的采用却仍处在非常初期的阶段，并一直停滞不前。尽管以语音识别UI 终有一天会被广泛使用，但现在，仍只有汽车这一消费终端行业开始将这一系统运用到车载信息娱乐系统中。到目前为止，只有少数几家汽车制造商的产品装上了内置语音识别系统，而更多的厂商只是计划采用含基本内置语音识别功能的系统。人们对语音识别的期望仍然很高，该系统的普及也在不断加速。权威市场调查机构的最新报告显示，消费者们普遍对嵌入式语音识别系统，特别是对运用于汽车上的语音识别系统不甚满意。这导致消费者不太愿意使用该系统，更多的人甚至停止使用该功能。

在科技领域，许多创新技术都是从最初的一个简单概念开始，最终发展成一个复杂的系统，UI也不例外。UI从最初简单的键盘，发展为触屏，今后会进一步的发展为语音识别系统甚至更复杂的系统。在接下来的几年里，消费者会随着科技的进步而不断享受到令人兴奋的新技术。在UI的下一个发展阶段，设备会主动适应用户的需求，而不是用户去适应设备，这就让用户能更随心所欲地使用设备。这种趋势要求UI不仅具有基础的功能，并且应当包含许多更复杂的功能，例如随着时间的积累而统计出的用户特殊喜好等。为了达到这个效果，设备需要变得更加智能，同时也对处理能力和内存提出了更高要求。 

智能UI

自我智能和预测智能是当前的两大尖端技术。自我智能让系统能对当下的系统状态进行分析诊断，并相应地采取预防措施；预测智能让系统能预测用户所期望的结果。总体来说，自我智能就是不断地通过系统内置的感应器搜集信息，从而维持和确保整个设备的可靠运行。许多设备都采用警告指示器，通过传感器输入来对用户发出关于危险状况的预警，但传感器输入可能导致性能下降或立刻导致系统故障。例如，汽车上除了其他系统之外，安装有用来显示剩余燃油量的指示器。随着处理资源的日渐增多，越来越多先进的诊断技术也将得到运用。比如在通讯设备领域，Apple等公司已在开发用手机内置感应器，来协助检测各种运行问题的专利技术。

相反，预测性智能比自我智能更复杂，这是因为系统必须识别客户可能的不同选项，并预测出最有可能被选的那个。目前有两类预测性智能：分为积极类和消极类。手机短信和邮件里所含的自动纠错功能可以主动纠正拼写错误，正是积极类预测性智能的极好案例。消极类预测性智能常被应用于给客户提供建议。比如说苹果的Genius功能和潘多拉的Music Genome Project，两者根据用户之前浏览历史记录，创建一个用户可能喜欢的新歌播放单。

我们认为，开发可靠的预测性智能系统关键在于准确性。系统从用户那里搜集的数据越多，就越能准确地预测出用户的需求。大多数预测技术都假设人们对于人机互动的反应不发生变化，但实际上，人们的选择很大程度上受到了情绪和所受干扰的影响。试想一下车载语音识别系统。目前，车载语音识别技术基于语言（即识别用户语言），在某些情况下包括方言。然而，说话者的情绪及其对发音的影响却没有被考虑进去。例如，一个人在生气时刚开始说话会快一些，声音也会大一些，这就会影响其音调的变化，使得识别精准度降低，从而导致用户更加沮丧。一个可以辨别司机情绪状态的系统，能够调整识别算法，例如通过降低耳机的输入信号增益控制，以适应这些反应。此外，当司机情绪平复下来，系统可以自动回调语音识别运算规律，维持以往的准确性。

虽然预测用户情绪状态可能会是一项令人生畏的任务，而当今的基础技术有可能使其变为现实。例如，手机所带的相机即可以识别用户面部，也可以通过面部表情和肢体语言辨别出他、她近期的情绪状态。此外，触屏可以感应到当用户受外力影响及打字快慢时所表现出急迫或激动的状态。同样，语音识别系统可以监测到用户语调的变化。这些系统都可协调各自分析结果，通力合作，提高综合识别精准度，最终带给客户更好的体验。 [!--empirenews.page--]

除了UI的基本功能，辨别用户状态(技术)也已经扩展了其他应用，如电子商务或者亲友交流。比如，当一个人的情绪处于善于接纳的状态时，公司愿意支付溢价在手机上做广告。此外，在通话结束前，用户可以允许亲友访问他、她的情绪状态界面，这样可以改善他们的交流策略并避免敏感问题的讨论。

讽刺的是，设备变得简单易用，那UI就只能更复杂。例如，相比静态图像，使用在线视频时运用面部识别功能将更加困难，但同时又带给了客户更好的体验。同样，和如今的命令与控制系统相比，使用自然语言理解(NLU)的语音识别将变得更加复杂，却能得到更好的结果。若是在严格的语法要求下，用户只能使用有限的词语，这常常会导致失败的用户体验；在理想状态下，用户倒是更希望能够与系统进行互动交流，这样才能获得更丰富的体验，但同时也对系统提出了更高的要求。这样做的话，用户可以替换简单却单调的指令，如把“提高音量”转为更自然的说法“把收音机音量调大点儿”或者“音乐再大点儿”。系统也可以做出更自然的回应，如“音乐够大了吗？”此外，系统可以在同一环境下加入其它变量，并做出可预测的回复，比如当多个乘客同时讲话时，回答调低音量。UI也可以熟识常规使用者并且了解每个人与系统交流的方式，从而提高预测成功性。

在系统设计中，在系统中增加智能因素会对处理能力和存储产生额外需求，这不仅出于诊断系统或者进行预测的需要，而且系统还要添加所需的复杂回应信息。比起现有的嵌入式系统相比，复杂的预测性智能需要更强的处理能力和更多的存储资源。随着这些嵌入式系统需要加载更多的UI功能，基于嵌入式资源有限的条件下，平衡处理能力和存储的问题正日益面临挑战。

这一挑战在车载信息娱乐领域更为突显，原始设备制造商之间的竞争促使了先进电脑控制功能的创新和采用，从而可以支持多核结构及3D图形功能。同时，车载环境内的多个功能继续竞相获取可用的计算资源。这个负担集中于应用处理器，也就是主要的计算引擎。不过诸如3D图像和先进的通信协议等功能已经让应用处理器的运行负担沉重不堪。因此，这些嵌入式系统能为其他功能提供的计算资源非常有限。

信息娱乐系统的资源有限性及其对关键功能的影响，其主要表现之一就是UI。例如，先进的语音识别功能同时需要极高的MIPS与极快的存储访问。当系统设计者努力去生产一种能够在漂亮的UI界面上支持多种先进功能的、且高度优化的信息娱乐系统时，他们一直被现有的技术水平所束缚——尤其是设计所需的硬件。UI日益要求访问先进的查找表(look-up table)与算法，这与其他系统功能产生了直接的冲突。最后，对在通用处理器上执行多种识别算法的要求，长期以来都是这些系统实现低功耗的障碍之一。即使目前的高端信息娱乐系统所用的先进应用处理器正在快速地从单核进化到双核甚至是四核技术演化，我们仍然认为，作为计算密集型功能的 UI需要配备单独的硬件加速器与灵活的软件算法。

信息娱乐系统原始设备制造商们不断对各种先进的人机交互界面(HMI)的功能进行融合，比如触屏控制与语音识别等，而UI功能则将持续成为重要的系统瓶颈。制造商们必须具备充分的能力来解决这些UI瓶颈与设计所带来的挑战，例如获取精密的软件算法、在封闭而充满各类噪音的车厢环境中准确地运行、支持数据安全的隐私需求、访问额外/付费内容、对针对设备的恶意黑客攻击进行防护、支持带有定位服务与广告的实时离（面）板互动操作等。随着新型UI被引入这些系统中，下一代的系统将在单一系统中面临多重识别任务的考验，如语音、声音、图像、面部以及动作等。由于单一的UI技术的实时需求会持续对应用处理器的运行造成干扰，而引入额外的UI会造成情况更加恶化，因为这些新增的功能也会争夺资源。

UI处理器

在未来，为了达到先进UI处理所需的性能、精度和功耗效率水平，系统需要一个包含其中的、作为协处理器的“UI处理器”。在设计中，该器件将与集成的专门硬件加速器一起，支持初级或高级UI功能，其速度远比通用处理器来得快。此外，它们将具有足够的集成内存资源，并与专门用来增加查表性能的算术逻辑单元(ALU)相结合。我们认为，与采用传统的通用应用处理器相比，这些 UI 处理器将以极高的效率来更快处理先进的UI功能，而延迟更短、功耗更少。其他潜在的应用程序UI处理器包括与用户互动，方便UI的操作并提供系统的睡眠模式，以节省功耗。目前，系统设计人员必须权衡精度和延迟，而专门的UI处理器将帮助开发人员优化他们的系统，有效地提高这两方面的性能表现。

使用专用协处理器以处理不断增长的功能，这一概念由来已久。包括图形、加密、数字信号处理、高速通信等在内的众多的技术都可以利用专门的硬件，为主处理器降低处理负担，随着技术的成熟而逐步形成有成本效益的部署。为了满足下一代UI的苛刻要求，UI处理器将提供多种基于硬件的语音与图像处理加速器，以应对计算密集型任务。当然，随着这些UI技术的逐步成熟和稳定，它们最终可能被并入通用处理器体系结构中。如图形、加密、数字信号处理和通信处理都已经被并入通用处理器。诚然，我们距这一进程的最终完成可能还有数年之遥。届时，制造商将要依靠UI处理器来跟上快速发展的UI技术前沿。

UI处理器的兴起已经箭在弦上。目前，多种自我智能和预测智能所需的基础技术都已上市。随着技术的不断发展，专用UI器件将化身各种各样的形式。由于这些器件的架构非常重要，厂商将竞相角逐知识产权和集成水平，并最终产生领导厂商。易用性将持续推动产品差异化，而UI技术却将增加其复杂性。随着UI处理器的逐步上市，制造商将由此推出先进的UI功能 —— 如语音和面部识别功能等，提供更加易于使用的设备并占据关键的市场份额。此外，通过运用自我智能和预测智能功能，制造商将能够以最具成本效益的方式提供准确、可靠与低延迟的设备。