人機互動進化史，邁向元宇宙未來：語音辨識×手勢控制×沉浸體驗……追溯操作習慣的演化，揭開人類如何一步步走向虛擬與現實的交會點

　　元宇宙並非天馬行空！它正在逐漸拼合與完善
　　在不遠的未來，虛擬與真實的界線將不再清晰

　　你以為理所當然的操作方式，背後都藏著一大突破
　　從齒輪轉動到腦機介面，每一次互動革新都在重塑文明！

　　【人機互動的起點與早期探索】
　　人類最初與計算相關的嘗試源於對記錄與運算的需求，從結繩計數、算盤到機械計算機，這些工具逐步解放了人類的腦力勞動。19世紀巴貝奇的分析機與勒芙蕾絲的演算法構想，為現代電腦打下理論基礎。隨著打孔卡與自動製表機的應用，資訊處理邁入規模化與自動化時代，並最終催生了電子計算機。這一階段見證了科技的雛形，顯示出人類對更高效互動方式的渴望，為後續的人機交流奠定歷史背景。

　　【鍵盤、滑鼠與圖形介面的崛起】
　　進入20世紀中後期，計算機逐漸從科學研究走向普及。鍵盤、命令列、光筆與滑鼠相繼登場，讓人們能更直觀地操作電腦。尤其是圖形使用者介面（GUI）的誕生，使人機互動跨越了語法與代碼的限制，帶來「所見即所得」的體驗。此時的互動方式逐步貼近日常需求，不僅提升了效率，也改變了人們對電腦角色的認知──從單純的計算工具轉化為多功能的生活與工作助理。

　　【新世代的互動突破：觸控、語音與腦機介面】
　　隨著行動裝置普及，觸控螢幕徹底改寫了人機互動的局面，多點觸控的操作方式讓資訊存取更加直觀便利。語音與手勢辨識的進展，則回應了非接觸、自然化互動的需求，廣泛應用於智慧家居、醫療與公共場所。同時，腦機介面的研究更將互動提升到意念層次，探索人類是否能以腦波直接與機器交流。這些創新技術既展現了未來的可能性，也引發對隱私、倫理與安全的思考。

　　【虛擬與現實的融合願景】
　　近年興起的虛擬實境與擴增實境，讓人能以沉浸式方式進入數位世界，透過穿戴裝置感受高度擬真的互動體驗。從娛樂遊戲到教育培訓、醫療輔助與遠端會議，應用場景日益廣泛。元宇宙概念的提出，更將人機互動推向社會性與經濟性的層面，使虛擬與真實的界線逐漸模糊。本書在追溯技術演進的同時，也引導讀者思考這些創新背後的社會影響，強調人機互動是人類生活方式與價值觀的轉變

本書特色

　　本書梳理人機互動的發展脈絡，從最初的計算工具、打孔卡與鍵盤，到觸控螢幕、語音與手勢控制，再到腦機介面與沉浸式虛擬世界，呈現出科技如何一步步改變人類與機器之間的交流方式。全書語言簡潔，搭配插圖與故事化敘述，使複雜的技術知識變得直觀易懂，讓讀者在理解原理的同時，也可以感受到科技背後的人文趣味。
 

作者簡介

熊璋

　　資訊領域資深教授與博士班指導教授，曾任多所知名大學與研究機構之要職，現為大學資訊學院院長，長年致力於電腦應用與教育改革。曾主持多項大型系統開發與國家級研究計畫，近年於全球具影響力之學術期刊與國際會議中發表超過200篇論文，並取得逾100項發明專利。長期關注教學創新與人才培育，曾獲多項教育與科技領域獎項，對於推動資訊科技與教育整合發展有深遠貢獻。

第1章　人與電腦的發展
 
從計算工具到職業
 
古代的計算伴隨著人類記錄和處理資訊的需求出現。古人在分工合作中產生了交易，隨著交易量的增加帶來了如何記錄和計算的問題。他們想了很多方法來記錄資料。比如用繩子打結的結繩計數方法，後來又出現了在動物骨頭、木頭、竹片上刻記號的計數方法，稱為契刻。
 
在那之後又產生了很多計數方法，計數方法的迭代更新也帶來了計算量的增加，但是計算工作仍需要由人工完成，並逐漸成為一個熱門職業。到17世紀初，人們為專門從事計算的職業定義了一個新詞──計算師，它與現在的教師、工程師等職業的表達類似。比如英國天文學家愛德蒙．哈雷（Edmond Halley）在計算彗星軌跡時曾經雇傭兩名專業計算師協助他進行計算。
 
相比腦力計算，使用計算工具能發揮事半功倍的效果。比如起源於中國古代的算盤，後來成了普及化的計算工具。計算尺可幫助計算乘除法和其他複雜的計算。這些計算工具的發明不僅使計算變得更快速、更精確，也替代了部分腦力勞動。但是，當時數倍乃至數十倍的效率提升並不能使人類的計算能力產生飛躍的進步，加上一些人總結出了巧算方法，有時計算工具反而不占優勢。
 
機械電腦的出現
 
法國數學家和物理學家布萊士．帕斯卡（Blaise Pascal）在西元1642年發明了可以進行二位數加減法的機械計算機。其原理是透過齒輪的10個齒表示數字的0到9，當齒輪旋轉一圈時，相鄰的齒輪會前進一個齒，這樣就完成了加法運算的進位，透過換算（補九碼）也可以得到減法。
 
西元1671年至1694年，德國數學家哥特弗利德．萊布尼茲（Gottfried Leibniz）設計完成了不同版本可進行四則運算的步進計算機。他還發現可以用0和1編碼來進行四則運算，並預言這種二進位制的運算規則將來可能會對機器非常有用。
 
早期的機械計算機可以減少心算量，但是能進行的計算比較簡單，且數量稀少還價格昂貴。當時更為流行的方式是紙質計算表，例如三角函數和對數的計算表，其實就是根據使用條件去找計算好的答案。不過由於表格中的數都是固定數，還有一些錯誤，條件稍有變化就可能查不到結果。但是在多數場合，計算表還是很實用的。