通过对2009—2016年各国政府、国内外研究机构和组织公开发布的具有代表性的政府文件、规划、白皮书、咨询与研究报告等30个样本进行内容分析，显示近几年，移动互联网技术、云计算、大数据、虚拟现实技术、人工智能技术、人机交互接口技术等得到普遍关注^[3]，这些技术与多媒体技术、数据库技术和网络技术不断融合发展，渗透到社会生活各领域，给各行各业带来重大变革，深刻改变着人类的思维、工作、生活和学习方式。

1.多媒体技术的功能与作用

多媒体技术的研究始于20世纪80年代中期，90年代后期进入商业应用，计算机开始具备了多媒体信息处理能力，能够对多种媒体信息进行采集与综合处理，同时计算机图形化界面的应用使计算机走向大众化。多媒体技术的商业化应用表现出以下功能与作用。

（1）资源的数字化。多媒体技术实现了资源呈现方式由模拟形式到数字化的转变。

（2）多媒体计算机的大众化应用。多媒体技术商业应用初期，带来了VCD、DVD、CR-ROM和投影机等数字化存储、播放与投影设备的出现，淘汰了幻灯机、投影仪、录像机等传统模拟设备。随着计算机处理多媒体信息的性能大幅提升和多媒体信息处理软件功能的不断完善，计算机能够集成VCD、DVD等分立数字设备的功能，多媒体计算机进入大众化应用阶段。

（3）计算机使用门槛降低。图形化界面操作系统和应用软件的出现，使人们不需要通过专业训练即可在日常工作和生活中使用多媒体计算机对文本、图形、音频、视频等信息进行综合处理。

2.计算机网络技术的功能与作用

计算机网络技术实现了通信技术与计算机技术的结合，它利用通信线路和设备将分布在不同地理位置、功能独立的计算机系统相互连接，通过网络通信协议实现信息通信与资源共享。

计算机网络技术从20世纪50年代初出现至今得到了迅速发展。1994年，万维网（World Wide Web）出现以后，互联网的用户群体和网络规模不断扩大，互联网进入Web1.0时期。2004年，互联网进入Web2.0时代。2010年以来，随着3G、4G、5G等移动通信技术及智能终端的不断成熟与发展，移动互联网得到快速发展。计算机网络技术的发展与应用表现出以下功能与作用。

（1）Web1.0推动了资源的网络化存储与大范围共享。互联网的诞生，实现了资源的网络化存储。进入Web1.0时代，存储在不同服务器上的资源在网页中以超文本、超媒体的方式组织起来，使得普通用户可以利用浏览器进行查阅，获取资源，实现了大范围共享。

（2）Web2.0促进了交流与互动的广泛开展。开放、交互、聚合、共建共享是Web2.0的显著特征，用户由被动地接收网络信息向主动创造网络信息发展。进入Web2.0时代，形成了以广大用户集体智慧和力量主导的互联网体系，博客、微博、SNS、RSS、Wiki等大量社会性软件涌现及即时通信工具的发展，为知识的协同创新提供了支持。普通用户从互联网信息的浏览者，成了信息浏览与发布者，知识快速聚合与网络资源的共建共享得以实现。用户之间的互动与交流更加便捷，用户可以组建协作共同体，构建协作环境，充分发挥集体智慧和力量，实现知识的协作生成与创新。

（3）移动互联网带来了随时随地的网络服务。移动互联网使得各种智能移动终端被广泛应用，大量基于PC端的互联网应用开始提供移动客户端，同时，基于移动终端的App被开发，形成了覆盖PC端、手机端、平板电脑等各类终端的网络服务应用体系，App成为人们获取互联网应用服务的入口，并朝着集成化方向发展，深刻改变着人们生活、社交、学习和工作方式。在移动互联网环境下的办公、学习、社交成为常态，如人们使用微信等移动社交软件进行随时随地的交流互动，使用亚马逊、京东等电子商务平台购物，使用“百度地图”进行导航，使用“知乎”等问答平台与别人共享观点。

3.数据库技术的功能与作用

数据库技术是运用计算机进行数据管理的技术。数据库技术自20世纪60年代产生以来迅猛发展，经历了网状和层次数据库系统、关系数据库系统、以面向对象数据模型为主要特征的数据库系统等三个发展阶段。当前数据库技术与网络通信技术、人工智能技术、并行计算技术等相互渗透、有机结合。数据库技术的发展与应用表现出以下的功能与作用。

（1）数据的结构化存储与管理。数据库系统建立了数据之间的有机联系，通过结构化形式存储数据，使数据的存取独立于使用数据的程序，实现统一、集中、独立地管理数据。

（2）各类信息系统的涌现。数据库技术作为信息系统的核心技术，其发展推动了商业、政府部门、科技发展、国防军工等领域中各类信息系统的建设和应用，实现了行业数据的组织管理、联机分析、数据挖掘、知识发现等，满足用户对数据的处理、分析和理解的需求。

4.人工智能技术的功能与作用

人工智能是研究如何开发智能机器或智能系统，以模拟、延伸和扩展人类智能的技术科学。人工智能在20世纪50年代产生初期，主要进行计算智能的研究，逐步发展成对机器的认知智能和感知智能的研究，当前，图形、图像识别技术、语音识别技术逐步走向成熟，进入商业化应用，2006年之后，计算机深度学习技术成为研究热点，并取得一定的技术突破。人工智能技术的发展与应用表现出如下功能与作用。

（1）机器认知智能的发展，带来了更加智能化的服务。机器认知智能的发展，尤其是深度学习的不断发展，可对用户需求进行精准的理解，通过复杂的逻辑推理，为用户提供智能化服务。如苹果公司的Siri程序可以令终端设备变身为一台智能化机器人，用户通过自然语言输入，可以自动获得天气预报、日程安排、搜索资料等服务，还能够不断学习新的声音和语调，提供对话式应答。

（2）机器感知智能的发展，推动人机交互走向以人为中心。文字识别、语音识别、语音合成、图像识别、机器翻译及自然语言理解等技术的快速发展，极大地提高了机器的感知智能，使机器具备了更强的交互能力，人可以通过说话、拍照、肢体动作、书写等多种方式向机器表达自己的需求，机器可以有效地感知声音、图像、动作、文字等外部信息，使交互信息在自然的交互过程中得以传递，推动人机交互实现从以机器为中心到以人为中心的转变。

5.云计算与云服务的功能与作用

20世纪90年代，云计算被正式提出，云计算是一种新的资源使用模式，它使用户能够通过网络随时、随地、快捷、按需地访问一个可快速部署和配置，仅需少量管理和交互，包括各种网络资源、服务器资源、存储资源、软件资源和服务的资源池。伴随着云计算技术的不断发展和应用，全新的IT服务模式云服务出现，云计算进入普及应用阶段。云服务的发展及应用，带来了如下变化。

（1）推动网络基础设施服务的专业化。云服务的出现，带来了专业云服务机构的出现，低水平的、小型网络中心或数据中心正逐步走向消亡。计算机网络基础设施建设由自主建设变为按需租用，用户的建设理念由“我拥有”转变为“我应用”。机构和用户不需要投资大量经费购买服务器、交换机、带宽等构建网络中心或数据中心，也不需要专门的技术人员去维护这些软硬件基础设施，只需要按需向专门的云服务提供商购买云服务器、云存储、带宽等基础设施服务，避免了基础设施的重复建设，降低了机构的硬件设施建设成本和运维成本。如亚马逊、阿里巴巴、中国移动通信集团、中国电信、腾讯等均可为用户提供上述服务。

（2）推动软件研发平台服务的专业化。云服务的出现，使软件开发人员通过购买云服务的方式即可完成软件开发和运行环境的部署，使开发人员将精力集中在软件产品本身的研发上。如微软Windows Azure、Google AppEngine等为开发者提供包括操作系统、编程语言的运行环境、数据库等在内的软件开发服务环境或平台服务。

（3）建立了基于互联网的软件服务模式。云服务使用户无须购买软件，只需根据自己的实际需求向软件云服务商订购软件服务，按照订购服务的种类、数量和时间支付费用，并通过互联网获得软件服务。这种服务省去了软件的安装、维护和升级的麻烦，将精力集中在软件应用本身。如微软Offiee365、企业ERP管理软件、Google Apps等通过部署在云服务器上的应用软件为普通用户提供此类云服务。

6.大数据分析技术的功能与作用

大数据是以容量大、类型多、存取速度快、应用价值高为主要特征的数据集合，正快速发展为对数量巨大、来源分散、格式多样的数据进行采集、存储和关联分析，从中发现新知识、创造新价值、提升新能力的新一代信息技术和服务业态。大数据技术主要包含文件存储技术、数据库技术、数据分析技术和数据可视化技术，其中最核心的是数据分析技术。大数据分析技术的发展及应用对社会产生以下影响。(www.daowen.com)

（1）大数据行为分析，提升了各类平台个性化服务的水平。大数据行为分析，通过对个体和群体行为进行建模，获取用户特征和需求，从而为用户提供个性化服务。在商业领域，电子商务公司利用大数据分析技术对用户在其平台上的搜索、浏览和购买等行为数据的分析，获得用户的消费习惯、生活方式和消费观念等信息，在此基础上，实现对用户精准推荐产品信息的功能。在教育领域，通过对学习者的学习行为分析，建立学习者特征模型，从而为学习者提供个性化学习服务。如英特尔公司和中央电教馆启动的教育大数据分析项目，旨在采集、挖掘并分析学生学习过程中的海量行为数据，有效地提升学生学习质量。

（2）大数据分析使预测更加精准化。大数据分析技术通过对海量数据的挖掘，获取数据的基本特征及数据之间的内在联系，预测事物发展的规律。如IBM结合大数据分析和天气建模技术而形成的能源电力行业先进解决方案，该解决方案结合天气预测和分析，能够准确预测风电和太阳能的可用性。

（3）大数据使各行各业的决策方式更科学。大数据分析会带动决策方式的变革，促使从经验决策向大数据支持的决策转变，决策方式更加科学。基于大数据的决策一般有以下两种方式：第一种方式为依据已有历史数据的大数据分析结论，作出决策。如对互联网用户检索、浏览互联网的日志数据进行分析，预测近期舆情热点及发展态势。另一种方式是通过对实时采集的大数据进行分析，作出决策。如智能交通系统对各路口车辆通行数据进行实时采集和分析，根据道路拥堵情况对交通信号灯进行控制。

（4）数据可视化降低了数据理解的难度，使数据价值被充分挖掘。数据可视化可以清晰有效地表达数据中的信息，使普通大众也能读懂复杂的数据，理解数据中隐含的价值。如The Internet Map将196个国家的35万个网站动态链接数据整合起来，以不同颜色和不同大小的“星球”动态显示网站流量，而“星球”之间的距离远近则根据链接出现的频率、强度和用户跳转时创建的链接进行设置。

7.虚拟现实技术的功能与作用

虚拟现实技术是一种可以创建虚拟情境和体验真实世界的技术，这种技术生成各种虚拟环境，作用于用户的视觉、听觉、触觉，使用户“沉浸”于环境中，实现用户与该环境的交互。虚拟现实技术具有多感知性、沉浸性、交互性和构想性特征，可为用户提供身临其境的感觉和自然的交互方式，提高感性和理性认识。20世纪80年代，“虚拟现实”作为专用名词被提出，经过30余年的不断研究和发展，虚拟现实技术取得了一定的技术突破，当前虚拟现实和增强现实被广泛关注，各类相关产品在商业、娱乐、教育领域逐步应用。虚拟现实技术表现出以下功能和作用。

（1）为用户提供逼真的虚拟世界，增强临近感。虚拟现实技术构建虚拟物体、虚拟场景等虚拟信息，增强用户对现实生活中真实情境和所有间接景象的感知。通过“虚拟漫游”虚拟世界（如虚拟博物馆、虚拟商店、虚拟校园），能够增强用户在虚拟现实中的沉浸感，给人以身临其境的感觉。

（2）为用户提供虚实融合的环境，增强用户体验。增强现实技术能够实现真实环境和虚拟物体在同一画面或空间内实时的叠加。当前在数字出版、教育娱乐、文化遗产保护、医疗保健等领域得到大量应用。在数字出版领域，读者用手机摄像头扫描图书的内容，手机屏幕上就会出现3D视觉和互动元素，为读者带来身临其境般的沉浸式体验。在游戏领域，虚拟现实公司Magic Leap借助AR/VR技术将虚拟影像和现实结合，甚至创建出完全的虚拟环境，为游戏者提供更为独特的游戏体验。在教育培训领域，凯斯西储大学利用微软的HoloLens，通过将3D人体解剖引入真实世界，开展虚拟解剖课教学。

（3）为用户提供实时的人机交互通道，使交互方式更加自然、和谐。虚拟现实技术构建了逼真的视、听、力、触和动等感觉的虚拟环境，通过各种可穿戴设备使用户“沉浸”到该环境中，用户能够通过头盔、数据手套、数据衣等以很自然的方式实时地跟虚拟世界中的对象进行深入交互。

8.人机交互设备的演变

人机交互设备是人机接口的一种硬件设备，是指人和计算机之间建立联系、交换信息的外部设备。主要实现人和计算机之间的信息交换，其包括人到计算机和计算机到人的信息交换两部分，常见的人机交互设备可分为输入设备和输出设备两类。

（1）常见输入设备的发展。

计算机输入设备大致经历以下发展阶段。

①键盘作为主要输入设备：20世纪60年代，出现了键盘，结束了打孔纸带进行人机交互，用户在命令行界面下通过文本菜单或命令语言等方式进行人机交互。

②键盘和鼠标作为主要输入设备：20世纪80年代，出现了鼠标，用户在图形化界面下通过对窗口、图标等直接操纵实现所见即所得的效果。

③触控屏和键鼠混合输入设备：20世纪90年代到21世纪初，触控技术的成熟发展，触控屏的应用（特别是智能移动设备，实现了全触控），人机交互进入以触控屏和键鼠混合输入的阶段，简化了人机交互过程，更符合人跟外界进行交互的习惯。

④可穿戴设备融入应用的阶段：传感技术及计算机通信技术的发展，使得传感器被大量应用在可穿戴设备中，推动了可穿戴设备的多样化发展，人们开始利用智能手环、可穿戴眼镜、数据手套等各类可穿戴设备，通过视觉、听觉、触觉、体感等多通道与计算机进行交互。同时，虚拟现实技术的发展推动了集成化感官与形体交互的综合发展，为用户提供高沉浸性、强临近感的体验，可穿戴设备使人机交互进入多通道输入阶段。

⑤可穿戴设备与智能传感输入设备的综合应用阶段：人工智能技术的发展，大大提升了传感器的智能化水平。在固定场所，以智能传感器作为主要的输入设备，接收外部信息。在移动环境下，以可穿戴设备作为主要的输入设备，接收外部信息。可穿戴设备与智能传感器的综合应用，满足了用户在各类场所向机器输入信息的需求。

除上述输入设备之外，麦克风、数码照相机、摄像机等输入设备，使用户可以向计算机输入语音、图像等信息。

（2）常见输出设备的发展。

常见的输出设备包括声音输出设备、打印输出设备、显示设备等多种类型，其中显示设备作为主要的输出设备，在近年来获得了迅猛的发展，逐步出现立体显示设备，未来将向全息显示方向发展。

①平面显示：普通显示器是最早出现和最常使用的计算机输出设备，目前依然是主要的人机交互输出设备。

②立体显示：20世纪90年代，3D显示器投入应用，其功能不断改进，使用户裸眼或借助3D眼镜观看到立体的影像，当前主要应用于展览和娱乐领域。

③全息显示：全息投影将虚拟的三维立体影像叠加在现实环境中，观众用肉眼可以从不同角度看到立体影像，给用户带来虚拟与现实并存的双重世界感觉。

纵观人机交互设备的发展，每一个新设备的出现及应用，都使得人机之间的信息交换更加简单、便捷，人机之间的信息交互通道更加多样，影响和推动着人机交互方式的变革。