Patrick Baudisch: 德國 UI 之神

我曾經為文撰寫過 “日本 UI 之神 – Takeo Igarashi“， 出自於我個人對於 Takeo 的研究的敬佩以及喜愛。如今，當我投入了 HCI (Human-Computer-Interaction) 研究之後，有一位超新星大師的研究讓我非常喜愛。如同 Takeo 也是一個非常帥氣的研究員，然而不同於 Takeo 的圖學以及 GUI 雙跨 (近年來 Takeo 更加神猛了, 變成了圖學, GUI, HRI 三跨了)，Patrick 的研究自始自終都在 HCI 領域。而研究的領域則是專注於行動裝置的觸控互動以及桌面的互動。

Patrick 在被德國 Hasso Plattner Institute 延攬為 HCI Lab 的主席前，曾經在 Microsoft Research 以及 Xerox 待過，並且都有非常傑出的研究。對於 Patrick 的研究我非常喜愛， 也非常喜歡 Patrick 這種非常自負的作風 (但是不討人厭)(一個強大的研究員，不就應該有相當的自負嗎?) 。在 CHI 的會議上面，Patrick 非常有意思的開了整個 CHI 一個玩笑。在講這個故事之前，或許要幫讀者先補充一下 CHI (Computer-Human-Interaction) 這邊的背景。

CHI 是人機互動領域研究的最高聖杯，然而人機互動領域雖然是跨領域 (multi-discipline)，不過還是有一套架構 (framework)。這一套架構主要是希望研究員在發明新創的介面的時候，還是要專注於人因這件事情，而不要脫離了人，來發明了無所用的介面。因此，在這類會議上面發表的論文，時常都會伴隨著使用者研究 (user study)，這類使用者研究，可能包括了前期的田野調查 (field study) 或者是後期的效度測試 (UI evaluation)。這個架構 (framework) 的存在無不是再再提醒研究員，期望大家能夠發明出為人所用的介面設計。

然而隨著時間的演進，許多人反而倒果為因的思考。用著大量的使用者測試 (evaluation) 來發表一個不怎麼樣的介面研究，而這類的介面研究，恰巧又再再地宣揚著 CHI 這個會議跟別人所不一樣的地方 — “非常強調使用者研究”。這個樣子的倒果為因的思考，讓許多有著許多創新能力的研究員非常憤憤不平，包括了 MIT 的 Henry Lieberman 為文過 “The Tyranny of Evaluation (使用者測試的暴政)”，大師 James Landay 也曾經在 Blog 發表過文章 “I give up on CHI/UIST” (CHI/UIST 是 HCI 領域的最重要國際會議)，連 HCI 界的大老 Bill Buxton (另外一個我非常喜愛的傳奇大師) 都看不下去，並且在 CHI2008 上面發表了這樣子具有指標性的論文 “Usability evaluation considered harmful (some of the time)” (使用者測試或許在某些時候有害)。這些聲浪都促成了目前現在的 CHI 的轉型。因為在很多的時候，新創的介面，可能創新的範圍太過廣大，牽扯到的面向太多，因此如果要做使用者測試，或許有點不太切實際。然而，如何檢驗這樣子的論文的確又變成了另外一種挑戰，不過這又是後話了。但是，的確可以看到在這兩三年內，越來越多的工程導向的論文擠入了 CHI 的會議裡面，並且根本上地促進了整個 HCI 的社群的活絡。

回到我們的故事，當時 Patrick 也準備了投影片來準備介紹使用者測試 (“Evaluation”)，當投影片切到 “Evaluation” 時，Patrick 不懷好意地開了一個玩笑 “Ooops, I forgot that we do not have evaluation! It’s an engineer paper!” (我忘了我們沒有使用者測試，因為這一篇是工程的論文)。當場博得了滿堂的喝采。帥氣的 Patrick 就這麼繼續演講下去了 (而這篇論文的確也沒有任何的使用者測試)。而這位大師帥氣的身影就這麼牢牢地印在我的心底了。不過，大家如果誤以為 Patrick 不做使用者測試 (“evaluation”)，那又大錯特錯了，實際上，Patrick 的很多論文，做了很多使用者測試，但是不同一般的使用者測試，Patrick 稱這樣子的使用者測試為工程型 (Engineer Style) 的使用者測試，也就是為了探索那個設計空間 (design space) 內的人因 (human factor) 參數而做的使用者測試。關於這類型的使用者測試，在文章之後，會以 Baudisch 的研究來舉例。

如同 Patrick 自身所介紹的一般，他近年來潛心研究於小型的裝置的介面互動。因此，這邊就來介紹幾篇我覺得很有趣的作品，來代表 Baudisch 一系列的研究。其實針對這樣子的研究歷程，Baudisch 也在去年的 MobileHCI 上面發表了主題演講 (Keynote)，題目為: “My new PC is a mobile phone-techniques and technology for the new smallness“，有興趣的讀者可以下載投影片跟影像檔，自己坐在電腦前面好好享用一下

起點

Baudsich 早在 1996 年就開始在 UIST 這個國際會議上面開始發表研究著作了，從 Baudisch 的自述中可以看出，Baudisch 早年是從事圖學的研究，並且從圖學切入資訊視覺化 (Information Visualization) 而再切入小型裝置的互動研究，進而研究整體的觸控的互動 (Touch Interaction)，而成為了目前全世界在小型裝置互動上面執牛耳的大師。不過，我們這邊就先專注在小型裝置的互動上面好了。所以，關於其他的研究，各位讀者有興趣的話，可以前往他的著作列表觀看。

Halo: 視覺化視窗外的地點 2003

(圖片來源: Halo: A Technique for Visualizing Off-Screen Locations. CHI2003)

在第一篇突入小型裝置的研究是來自於 CHI 2003 的這一篇論文，在這一篇論文中，Baudisch 結合資訊視覺化的知識來解決小型裝置的小型視窗(small display)的問題。一般手持裝置的面積非常小，因此對於視窗外的訊息該如何呈現以及互動就是一個問題。這邊 Baudisch 利用了一個非常簡單的方式，就是用圓圈來表示視窗外的訊息。雖然非常簡單，但是解得非常漂亮。因為對於圓的概念，幾乎是每一個人都會有的，因此只要看到這個顯示在邊窗的圓弧，不但可以告訴我們視窗外的東西的方位 (direction) 之外，看這個圓弧的弧率，我們甚至可以大至猜測這個位置離我們現在的遠近。這一篇著作，也成了每一個在解決視窗外的東西的呈現必須要引用的經典著作。從此開始，Baudisch 的小型裝置經典著作就一一開始揭露了。

Collapse-to-Zoom 2004

(圖片來源: Collapse-to-Zoom: Viewing Web Pages on Small Screen Devices by Interactively Removing Irrelevant Content. UIST2004)

瞭解到了手持裝置的視窗面積的珍貴之後，Baudisch 當然也發現了，在這麼小的手持裝置上面看一般的網頁是多麼不方便，不過與其說從頭開始提出一個適合手機裝置的網頁規格，Baudisch 倒是提供了另外一個方式，讓使用者可以藉由簡單的手勢 (gesture)，可以把頁面中不需要的邊欄給刪除掉，因此自然就可以許多空間來顯示使用者所注意，或是想要關心的資訊了。

SummaryThumbnails 2005

(圖片來源: Summary Thumbnails: Readable Overviews for Small Screen Web Browsers. CHI2005)

持續著利用資訊視覺化的角度來切入小型裝置的議題，Baudisch 在 2004 年已經瞭解到了在小型裝置上面閱讀網頁上面的不方便性，因此在 2005 的研究上面更進一步地利用 資訊擷取(Information Retrieval) 的技術來解決這個問題。對於讀入的網頁，Baudisch 會先加以分析，選擇應該要留下來的字，因此，在小型螢幕上面就可以留下來既可以方便讀取的字的大小的內容，又可以保有重要訊息的文字。

Shift 2007

(圖片來源: Shift: A Technique for Operating Pen-Based Interfaces Using Touch. CHI2007)

持續著對小型裝置的研究，終於在 2007 年，Baudisch 的研究開始達到頂峰的階段，自此之後，一路爆發到底。這一篇研究解決的是我們所稱之為肥大指頭 (fat finger) 的問題。在觸控螢幕上面，我們的指頭在點選的同時也遮蔽到了點選的物件。因此，不但難以點選到，也難以做精確的點選。這邊 Baudisch 提出了一個新的方式，就是利用一個小型的小視窗來顯示這個被蓋住的資訊。那使用者就會看到他指頭下面的東西，因而可以做比較好的互動。這篇 Paper 也是 Baudisch 首次奪得 CHI 的最佳論文獎。可以說是一個重要的里程碑。

LucidTouch 2007

(圖片來源: LucidTouch: A See-Through Mobile Device. UIST 2007)

在前述研究中，Baudisch 瞭解到手指頭不可避免的一定會遮蓋到螢幕，即使是用一個 call-out 出來的小型視窗來看到被遮蓋掉的東西，這個 call-out 出來的小型視窗依然會遮蓋掉螢幕中的其他部位。唯一兩全其美的方式就是讓使用者可以把手指頭放到螢幕後面去跟螢幕互動。如此，既不會遮蓋掉要互動的資訊，也同時可以看到手的位置。在這個計畫裡面，Baudsich 是先在裝置後面裝置了一個 webcam 來監看手部的位置來達到這個效果。下面是 Demo 的視訊:

Wedge 2008

(圖片來源: Wedge: Clutter-Free Visualization of Off-Screen Locations. CHI 2008)

大師總是不斷地從自身的研究中汲取經驗，並且改進。大家應該還記得小型裝置的第一篇 Halo 吧! 在 Halo 裡面，Baudisch 用了整個圓來表達了在視窗外面的東西的方位以及距離，不過用者個圓的壞處就是，圓圈或許會交疊在一起，而造成了視覺上面的混亂。這個的確是個問題，不過針對這個問題的解決方式也蠻簡單的，我們就不要秀全部的圓就好了! 所以，這個新的發明就叫做 Wedge，我們可以把要秀的圓限縮到某個孔徑 (aperture) 範圍，或是調整邊腳 (leg)，如此一來就可以解決重疊的視覺上的問題。Demo 視訊如下:

nanoTouch 2008

(圖片來源: Back-of-device Interaction allows creating very small touch devices. CHI2008)

在 2007 年，Baudisch 展示了利用螢幕的背面觸控的可能性之後，在 2008 年，Baudisch 就把這樣子想法付諸實現了，便成了 nanoTouch，如圖中所看到的微小裝置。nanoTouch 的背後所鑲嵌的是一個電容式的面板，因此可以感知到使用者所接觸的地方。當然，所以讀者在這個圖片上面看到的指頭當然就是假裝出來的囉! 不過這樣子接近完整產品的實作，也讓 nanoTouch 在 2008 年時非常火紅了一陣子，並且如果我沒記錯的話，在 2009 年還有多款手機還期望推出這個樣子的功能。這邊有 New Scientist 的報導影片:

Disappearing Mobile Devices 2009

(圖片來源: Disappearing Mobile Devices. UIST 2009)

時序進入到 2009 年，當我們還在展望了小型裝置的問題的時候，Baudisch 已經開始瞭解到裝置越來越小的問題，如果裝置小到甚至不見的話，我們又該要如何互動呢? 於是這一篇研究因此而誕生了。這一篇開始就是 Baudisch 開始利用使用者測試來探索設計空間 (design space) 的工程型使用者測試的里程碑的開始。在這一篇裡，Baudisch 所做的使用者測試不是為了測試新的設計有多好用，而是為了測試使用者的人因 (human factor)，再來利用這些測得到的參數，來設計所需要的使用者介面。在這一篇論文裡面，Patrick 展望了未來的消失介面，或許可以用單點雷射光來互動。而用單點雷射光的互動，究竟會出什麼問題，這就是 Patrick 想要探討的問題，並且在最後歸結出了六個重要的設計原則。

The Generalized Perceived Input Point Model 2010

(圖片來源: The Generalized Perceived Input Point Model and How to Double Touch Accuracy by Extracting Fingerprints. CHI2010)

如果有用過智慧型手機的使用者，或許會發現這樣子微小的差距，就是感覺好像 iPhone 的虛擬鍵盤輸入比較準確，用 android 的好像就怪怪的。沒錯，Baudisch 也發現了這個問題，在 2007 年的時候，Baudisch 在設計 Shift 時，以為是肥指頭 (fat finger) 問題，但是當時他就覺得怪怪的。到了 2010 年，他決定利用他所體會出來的所謂的工程型使用者測試方法來探索這個設計空間。因此，在經過大量的使用者測試之下，Baudisch 竟然發現了一個有趣的事實，那就是，每個使用者根本就沒有按到目標 (crosshair)，發現的還不只如此，他還發現了每一個使用者的輸入都會自成一個一致的形態，而且每個人都有點不同。啊哈，所以，我們終於瞭解了，Apple 是怎麼來改進我們的使用者經驗了，原來就來自這個非常微小而細膩的地方。

Imaginary Interface 2010

(圖片來源: Imaginary Interfaces: Spatial Interaction with Empty Hands and Without Visual Feedback. UIST2010)

時間繼續前進，Baudisch 似乎對於自己所理解的工程式使用者測試使用得非常得心應手了。因此，當大家依然關注著微小裝置的同時，Patrick 已經開始利用實證的方式來開拓未來了。Baudisch 想到，既然如果未來的裝置都消失了，或許連顯示的東西也都沒有了，在這個樣子的情況之下，使用者該如何互動? 又使用者的互動空間又有多大? 因此，在這一篇論文裡面，Baudisch 就試圖探討在這樣子的互動之下，或許可以利用使用者的想像空間來做互動。不過，這樣子的話，使用者對於周遭的空間理解的精準度有多高呢? 使用者對於多複雜的手勢又可以達到多麼精準的程度呢? 在這篇論文裡面，Baudisch 開始為自己的研究生涯裡面開啟了另外一個重要的突破，一個嶄新的互動領域，就從這篇論文開始展開。Demo 視訊如下:

現在

Patrick Baudisch 一個 HCI 的超新星，從圖學切入，並用著所學到的資訊視覺化 (Information Visualization) 知識跨入了小型裝置的互動領域，隨著研究的經驗的累積，不斷地在研究領域上面開拓，從觸控 (touch) 到非觸控 (no-touch)；從瞭解使用者測試，終而悟出工程型使用者測試 (engineer style evaluation)；從微小裝置的互動，一路往下專研，竟然開啟了一個全新的嶄新領域–想像互動 (Imaginary Interface)。現今，Baudish 依然爆發，在今年的 CHI2011 上面，Patrick Baudisch 已經預告了他即將上檔的三篇論文，全都跟小型互動有關，其中有一篇更直接叫做 “Understanding touch” (瞭解觸控)。站在人生頂峰的 Baudisch，當他在 CHI 上面所做的玩笑，或許就是想要告訴大家，思考就是要來自不一樣的面向，突破就是來自於對事物根本的質疑，唯有不斷地質疑，我們才會看到事實的真相，而唯有不斷地挑戰非傳統的想法，也才有創新的路徑。或許，研究就是要這樣子帶點叛逆才會比較有趣吧