蜗牛派目前国内市面上比较常见的交互方式有GUI（Graphical UserInterface 图形界面）、VUI（Voice UserInterface 语音界面）、DUI（Dialogue UserInterface 对话界面）、FUI，那么各位设计师小伙伴听说过TUI（Tangible User Interface 实体用户界面）吗？
TUI在国内还不是很常见，但是它在国外已经有了20多年的发展历史，这一概念最早由Hiroshi Ishii 和Brygg Ulmer等人在1997年提出。那么本篇文章的C位就献给它啦，让我们一起揭开它神秘的面纱吧！
“实体交互( Tangible Interaction)”一词已经成为了相关研究和设计方法的总称，这些内容在多个学科中出现。90年代后期，它成为一个值得注意的研究课题，之后迅速的发展成为一个研究领域。
宽泛的来说，实体交互着重强调的用户界面和交互方法主要包括：
- 界面的真实性和重要性
- 数据的实体呈现
- 身体交互
- 嵌入式的界面和用户在现实中与环境和空间的交互
实体交互是一个非常跨学科的领域，它涵盖了多种视角，例如人机交互(HCI)和交互设计(Interaction Design)，但是它研究的方向是，以某种方式实现实体界面和系统，它的形态可以是实体产品也可以是真实环境。此外，它还与产品设计、工业设计、艺术设计和建筑设计有千丝万缕的联系。普适计算、驱动、传感器、机器人技术和机械领域的使能技术的发展也为实体交互做出了贡献。
普适计算 (Ubiquitous computing)：又称普存计算、普及计算、遍布式计算、泛在计算，是软件工程和计算机科学中的一个概念，其中的“计算”可以随时随地执行。与桌面计算相比，普适计算可以使用任何设备、在任何地理位置和任何格式进行。当用户进行人机交互的时候，该计算机可以以各种形式存在，包括冰箱、平板电脑和终端机，甚至是一副眼镜。
使能技术 (Enabling technology)：从英文翻译而来，使能技术是一项发明或创新，可用于推动用户或文化能力的根本性改变。使能技术的特征是通常在不同领域中的后续派生技术的快速发展。
1、实体交互的历史：影响、观点和有影响力的原型系统
实体交互受到不同学科的影响，尤其是人机交互、产品设计和工业设计。对于计算机和人机交互领域，实体用户界面（Tangible User Interface）的构想最初在90年代中后期提出，它为之后实体计算机界面的出现提供了一个契机，同时也为Wellner, Mackay, Gold于1993年发表的文章《回到现实世界》起到了推动作用。（参考Pierre D. Wellner, Wendy E. Mackay于1993年发表的《Embedded interactive systems: back to the real world》）。
Wellner’s Digital Desk (Wellner, Mackay,Gold, 1993)
Tangible interface research (Gorbet, Orth, Ishii, 1998)
虚拟现实(VR)可以让人们暂时脱离现实社会，基于对传统屏幕界面的不满，第一个原型诞生了，技术的创新使得这些原型得以实现，例如射频识别（RFID）技术。
射频识别 (Radio-frequency identification)：射频识别是一种无线通信技术，可以通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。无线电的信号是通过调成无线电频率的电磁场，把数据从附着在物品上的标签上传送出去，以自动辨识与追踪该物品。
同时在工业设计领域，越来越多的设备嵌入电子和数字原件，开始尝试实体交互，它们变得越来越智能。对于设计师而言，这是一个新的挑战，同时也是一个机遇。
有趣的是，挑战和技术对上述学科来说是互补的，考虑到实体形态、材料选择等因素，它们迫使计算机人员和人机交互专家们走出原有的舒适区，工业设计师们不得不专注于设计受电子控制的复杂行为，并且这些行为与产品本身的形态并没有什么内在联系。
然而这些实验和研究并没有共同的讨论区域，只是通过设计师的个人联系偶尔有些交叉，例如：对于某一个特定产品的创意和草图激发了关于实体用户界面这一设想。
Durrell Bishop在皇家艺术学院学习时设计的弹珠答录机就是这样的概念产品，它使用弹珠来表示来电信息。当有电话打进来时，弹珠掉落，可以将它们放在固定的模具中，进行不同的功能。
总的来说，这种设计方法就是通过物理实体来呈现数据，并且对它们进行处理。这就是Ishii的实体比特构想（Tangible Bits vision, 1997）。
在2000年初期，拥有设计背景的研究人员开始频繁参加人机交互的相关会议，并且开始互相交流。同时，关于实体用户界面或者叫实体交互（由设计社区提出的专有名词）的workshop也如火如荼的开展起来，由此形成了一个跨学科的研究社区，这个社区的研究重点就是实体交互，并且自2007年起，开始有了自己的主题会议。
随着新技术在市场中的迅速推动，这一领域的应用也变的更加多样化，例如某些驱动装置、基于传感器的数据采集装置、传导材料等，同时它也更加有包容性，可以更加省时省力的去构建产品原型和功能系统。在90年代后期，哪怕是构建一个只具有简单基础功能的原型，也需要掌握专门的硬件和专业知识，但是到了2009年，它已经成为了许多工业设计和交互设计课程中的一门基础课程。
以下的内容主要讲述一下它产生的影响，由于许多概念和设想的发展都是与原型密切联系的，所以它很像是产品设计的历史进程。
2、人机交互与计算机：实体用户界面
在人机交互和计算机领域中，来自MIT媒体实验室的Hiroshi Ishii和他的团队于1997年提出了实体用户界面（TUI）这一概念，之后实体交互开始走进人们的视野。它是在George Fitzmaurice、Bill Buxton和Ishii这三人于1995年的合作的基础上诞生的。
A Graspable UI configuration
Fitzmaurice于1996年发表的的博士论文研究了使用可抓握的方块作为一种更直接的输入机制来与图形界面进行交互。同时它还提出了一些更长远的设想，希望有更多可抓握的物体可以参与进来，它们具有强大的特定功能，而不单纯是像我们平时使用的鼠标一样，根据时间来依次输入。
这种方块放置在图形界面（一块水平屏幕）上，然后固定在上面。移动方块，从而移动图形，如果用两个方块放置在三角形的两个角上，那么图形也会相应的被放大缩小。
实体用户界面被视为图形用户界面的拓展，它可以弥补图形界面的不足，为用户提供了更加丰富多样的，可以与实体产品中的数字的内容进行交互的方式。它提出了通过实际物体来进行数字内容的实体化，然后通过操控这些实体来与数据进行交互。它的核心思想从字面上理解就是让用户通过自己的双手去抓取数据，按照他们的想法来统一呈现和掌控数据。人们通常会把相关的数据投射在有形物体上，这些物体被称为”数据令牌”。
MIT实体媒体小组设计的第一个案例是一张地图，人们在上面放置标志性的建筑物，然后再把它们移开。
“Urp” urban planning simulation, with buildings, wind tool, and wind probe
后来他们小组在1999年开发了一个帮助城市进行规划的系统，名字叫Urp。它用物理模型来模拟建筑物，通过不同的放置方法来测试阳光和风对建筑物的影响。利用电子模拟光照，观察产生的阴影；模拟产生的风，以线的形式投射在物体表面，使用多种工具来监测空间中两点的风速或者距离。
可以通过改变建筑物的材质，例如玻璃或者石料或者改变一天中的不同时间段，来模拟光影的移动。几年之后，一系列相关的系统被相继开发，同时实体用户界面（TUI）的概念也在世界范围内得到了广泛的传播和研究。
3、来自其他学科的影响：产品设计、工业设计和艺术设计
在其他的领域中，实体与数字的结合也越来越多。产品设计师们希望摒弃复杂难用的操作系统，开始重新思考如何让电子产品更加简单易用。一些设计人员开始研究如何将产品外形与数据内容进行结合，用户如何通过更加多样的方式与产品进行交互。弹珠答录机就是这方面的早期探索，”实体交互”这一概念也是发源于此。
Appearance and Action in Videodeck (Djajadiningrat)
Djajadiningrat等人于2004年提出了一个”视频卡”的概念，它将物理控件集成在机械装置内，让人们从外观就可以”读”出它的状态。例如，这个磁带播放器，当你想让磁带从舱内弹出的时候，只需拉动下面的带子，因为它末端的波浪线带有暗示性，所以用户会很自然的去拉动而不是推。
他们更进一步的提出了关于数码相机的概念设计，试图通过实体操作来代替一些菜单中的功能和外观相似的按钮，例如用户将屏幕滑向储存卡来保存图片，然后再将屏幕滑向镜头再次进入拍照模式。
全球范围内数字技术和物理形态的进一步融合可以通过产品的更新迭代来体现，实体计算通常包括快速的电子原型制作，设计人员经常会重用或者调整现有的技术。它被定义为交互对象的设计，这些对象由软件来控制，人们通过传感器和驱动来与之交互。
在装置艺术中也可以看到类似的发展，许多设施都采用了”互动空间”，这些装置用传感器来感应用户的行为和动作，并且将它们集成到实体产品中。通常，在这种环境中，人们可以与装置进行全身互动，交互设计师还对身体交互产生了兴趣，身体交互可以是纯粹的动作，例如手势或者舞蹈，同时它也可以是实体对象。
从某种程度上来说，全身交互和交互空间正在将实体交互引向另一个层面，不只是与一些我们可以抓取、移动的小物体进行交互，我们毕竟只能在有限的范围内去移动他们，这是实体用户界面和产品设计的研究重点。我们如果要与一个大的空间进行互动，就需要用我们的整个身体去四处移动。
4、实体交互为我们带来了更多可能
“实体交互”一词已经进入到了多个发展领域。Hornecker和Buur认为原先的”实体交互界面”一词将很多有趣的产品发展和形态排除在外，所以他们建议使用一个更加宽松、包容的定义来解释它。从”实体交互界面”到”实体交互”的转变是有意而为之的，类似于”界面设计(UI)”到”交互设计(UX)”的转变。它将重点放在了交互方式上而不是可见的界面上。这就使得交互的质量成为了重点，它要求设计师们去思考用户是如何去使用产品的。它提倡将实体交互视为一个大的生态系统中的一部分，并且将它放置在一个特殊的位置上。Fernaeus等人将其描述为”转换实践”，并提出一个新的概念，将实体交互的重点放在人们的行为、操控、创造力和社会行为上，而不是信息的呈现和传递。
采用”实体交互”作为名称让跨学科研究社区（TEI系列会议）有了更大的发展，但是存在的问题就是，在实体交互与其他学科划分界限的时候产生了一些矛盾和分歧。例如，汽车是否是实体交互，以及基于手势的交互方式是否属于实体交互。诸如此类的问题可以参考Hornecker等人于2007年和2008年在TEI会议期间的小组讨论报告，不同的研究人员都有不同的答案。
TEI会议(Tangible and Embedded Interaction)：TEI是第一个以”实体交互”为主题的会议，它于2007年在Louisiana的Baton Rouge首次举办。TEI会议每年举办一次，会议记录发表在ACM DL中，于2010年开始与ACM SigCHI合作。
因此实体交互其实与很多研究领域都有重叠，一篇文章应该被定义为”实体交互”还是”基于手势的交互”主要取决于它发表的会议或者期刊。研究社区似乎早就注意到这种分歧了，但是只能接受它的存在。TEI会议在2010年的时候将它的名字由”实体和嵌入(Tangible and Embedded)”改为了”实体嵌入和具体交互(Tangible Embedded and Embodied Interaction)”希望更明确的定义全身或者基于手势的交互。
5、研究方向
实体交互是一个发展中的研究领域，它的商业性还不是很明朗，如果我们暂时忽略那种标准化的产品设计。然而诸如Philips Design和Microsoft Research之类的公司却在这一领域投入了越来越多的研究，位于英国剑桥的Microsoft Research于2009年开始举办TEI。
此外有越来越多的边缘公司开始尝试向这一领域进军，目前比较为大众和媒体所熟知的可能是Pompeu Fabra大学的Jordá等人于2007年设计的ReacTable，这是一种基于桌面的音乐表演工具，它采用了实体输入，在平面上移动实体来实现多点触控，使用户可以通过手指来操控投射在实体周围的图形。
Björk在她的2007年世界巡回赛中使用了它，并且在2008年赢得了电子艺术大奖，现在它被陈列在博物馆，将来也会被更多的音乐家和DJ所使用。
实体交互的应用领域是多种多样的，许多项目旨在辅助学习和教育，这是目前为止被应用的最多的领域，常见的还有家用电器、交互音乐装置或者乐器、博物馆装置以及计划制定和辅助决策工具。
仍需要深入研究的是弄清楚实体交互确切的优势是什么，以及它适合应用在哪些领域。尽管有充分的证据可以表明，实体交互可以增强协作和社交互动，但是尚不清楚哪种实体产品可以帮助学习，这方面的研究和参考还很匮乏。
实体计算元件库大大简化了系统的开发过程，促进了该领域的跨学科发展。另一个激动人心的发展方向是驱动的使用，尽管最初的实体用户界面只有输入是有形的，但是使用驱动，就可以提供听觉视觉以外的有形输出
目前实体互动这一领域仍在快速发展中，关于它更多的潜力和可能还有待发掘，未来的人机交互是怎样的呢？实体交互会成为下一代的交互方式吗？期待这些问题早日得出答案，让我们一起拭目以待吧！
