人机交互领域的先驱——计算机科学家：约翰· 卡罗尔

约翰·M·卡罗尔（John M. Carroll）是美国宾夕法尼亚州立大学信息科学与技术杰出教授、人机交互研究中心主任，因在计算机教学、培训和技术交流中的极简主义理论而闻名。

同时，他也是人机交互领域的创始人之一，人机交互是美国计算机协会确定的九大计算机科学核心领域之一，也是最年轻的一个领域。

因其对计算机科学及信息技术科学等领域的卓越贡献，卡罗尔教授先后当选电气与电子工程师协会会士（IEEE Fellow）、美国计算机学会会士（ACM Fellow）、美国科学促进会会士（AAAS Fellow）等殊荣；Core Academy-国际科学与人文学院于2024年正式选举卡罗尔教授为数学与信息科学部Fellow，卡罗尔教授于同年4月正式接受邀请加入。

约翰· M. 卡罗尔教授在Core Academy的页面

编著：人机交互（英文：Human–Computer Interaction或Human–Machine Interaction，简称HCI或HMI），是一门研究系统与用户之间的交互关系的学科。系统可以是各种各样的机器，也可以是计算机化的系统和软件。

所谓“人机交互界面”通常是指用户可见的部分。用户通过人机交互界面与系统交流，并进行操作。

未来，人机交互技术领域热点技术的应用潜力已经开始展现，比如智能手机配备的地理空间跟踪技术，应用于可穿戴式计算机、隐身技术、浸入式游戏等的动作识别技术，应用于虚拟现实、遥控机器人及远程医疗等的触觉交互技术，应用于呼叫路由、家庭自动化及语音拨号等场合的语音识别技术，对于有语言障碍的人士的无声语音识别，应用于广告、网站、产品目录、杂志效用测试的眼动跟踪技术，针对有语言和行动障碍人开发的“意念轮椅”采用的基于脑电波的人机界面技术等。

卡罗尔教授生于1950年。他的教育背景以及他的研究和教学兴趣和经验都具有很强的跨学科性。

他本科主要学习数学；信息科学是他的第二个学士学位。在研究生阶段，他学习实验心理学，专攻语言感知研究；博士阶段，他在麻省理工学院与诺姆·乔姆斯基一起研究语言学。

他曾担任计算机科学（耶鲁大学）、教育学（哥伦比亚大学）、人体工程学（荷兰特温特大学）和管理学（巴黎综合理工学院）的客座教授。曾是施乐欧洲研究中心（位于英国剑桥）的客座科学家。

在获得博士学位后，卡罗尔教授成为 IBM Thomas J. Watson 研究中心的研究员，任职 17 年。他是 IBM 用户界面研究所的创始经理，该研究所是企业研究部门，旨在提供软件可用性方面的长期指导，他还负责用户界面理论和设计方面的其他项目。

1994 年，他转至弗吉尼亚理工大学，成为计算机科学系主任，并担任艺术与科学学院教授。兼任教育学和心理学教授。2003 年，也又到宾夕法尼亚州立大学，担任 Edward M. Frymoyer 信息科学与技术教授，兼任计算机科学与工程、教学系统和心理学教授。在弗吉尼亚理工大学和宾夕法尼亚州立大学，卡罗尔教授都是这两所大学人机交互中心的创始主任。这两个中心都吸纳了十几个学科的教职人员，从英语到工业工程。

宾夕法尼亚大学

卡罗尔教授的研究涉及信息设计、设计原理、培训和教学设计、人机交互和可用性工程的方法和理论，以及最近的协作系统和社区信息学。

卡罗尔教授的研究声誉主要源于两项贡献。20 世纪 80 年代初，他根据杜威、维果茨基和布鲁纳的思想，开发了设计教学和信息的极简模型。卡罗尔教授发现，用户经常不是因为信息支持太少而受苦，而是因为错误类型的支持太多 。

他在 1990 年出版的《纽伦堡漏斗》一书中总结了该项目的早期阶段。由于这项工作，他于 1994 年获得了 ACM 颁发的 Joseph Rigo 奖，并于 2004 年获得了 IEEE 颁发的 Alfred N. Goldsmith 奖。

20 世纪 80 年代末，他基于赫尔曼·卡恩等人在战略规划和管理方面的工作，开发了基于场景的设计。20 世纪 70 年代末，他广泛研究了系统和软件设计中的迭代、机会和类比推理，并发现需要新的工具和技术来支持流畅的解决问题的过程，其中设计、原型设计和评估是交错的。他得出的一个结论是，人类活动模式应该是交互系统设计的主要表现形式。在过去的 20 年里，他研究了基于场景的设计对设计原理和人机交互理论的影响，并贡献了方法、案例研究、教程和几本书（特别是 1995 年出版的《基于场景的设计》一书和 2000 年出版的《利用》一书）。

卡罗尔教授的工作有助于定义任务工件框架，通过识别和管理关键交互场景中用户的特定后果来概念化和管理系统开发过程。这项工作在他 2001 年当选 ACM CHI 学院院士和 2002 年获得 ACM CHI 终身成就奖时得到了表彰。

极简模型和基于场景的设计是卡罗尔教授最独特和持久的研究成果，但他对人机交互的其他领域也做出了贡献，包括用户界面隐喻的设计和后果（利用具体工具和实践进行特定的类比和不类比的界面设计，以简化软件系统的学习）、面向对象软件的学习和重用问题、智能帮助系统方法、可用性管理和评估方法（在这个领域，他贡献了可用性规范的概念——开发系统中明确且可衡量的用户目标）、使用互联网工具和资源支持中学和高中科学教育、通过万维网集成同步/异步协作、多视图信息可视化以支持学习、解决问题和协作、在计算机支持的具有较长时间和复杂性的协作工作中的活动意识、计算机对创造力的支持、乐趣和其他情感在用户体验设计中的作用、移动社区网络、虚拟现实技术在社区网络中的应用、社区计算的参与式设计方法以及代际协作。

卡罗尔教授尤其致力于帮助建立两个新的信息科学研究领域：

（1）交互系统设计科学 ，这是人机交互领域的一个专业领域，专注于设计方法和工具的概念基础（他是 1995 年 ACM 设计交互系统 (DIS) 会议系列的创始人，也是 ACM DIS 2006 的总主席/程序主席）；

（2）社区信息学，研究各种社区环境中新型信息基础设施的开发、部署和评估，同时也促进教育和创新方法、应用和技术的采用。

卡罗尔教授非常重视为科学界服务。在他获得博士学位后的 32 年里，他曾担任过 21 个会议委员会/组织委员会/会议委员会的成员、77 个会议计划委员会的成员以及 13 个研讨会的组织者。除了他自己的大学之外， 他还担任过 56 个终身教职和晋升委员会以及 11 个论文委员会的成员。

他目前是人机交互跨学科领域顶级期刊《ACM 计算机人机交互学报》的主编，还是两本新期刊《国际社会人文计算期刊》和《开放信息系统期刊》的联合主编。

他曾担任所有主要 HCI 期刊的编委会成员；目前担任 10 个编委会成员： 《行为与信息技术》、《信息系统协会 (AIS) 人机交互学报》、《与计算机交互》、《国际人机交互杂志》、《人机研究杂志》、《国际交互技术与智能教育杂志》、《人机交互》、《认知工程与决策杂志》、《计算机科学与技术杂志》和《恐怖主义研究》。

他是一本系列丛书（《人机交互 Kluwer 系列丛书》）的编委会成员，也是在线 Morgan-Claypool以人为本信息学综合系列丛书（为后书籍时代开发学术出版模式）的主编。他担任《人机交互手册》所有四个版本的编委会成员，并且是《计算机科学与工程手册》第一版人机交互部分的副主编。

他曾两届担任美国国家研究委员会人为因素委员会委员、美国科学促进会顾问小组（认知和计算机科学领域）成员、两届担任 IFIP 工作组 13.2“以用户为中心的系统设计方法”副主席、英国认知科学和人机交互联合委员会计划国际评估小组成员、美国国家科学基金会科学技术中心计划现场访问员以及澳大利亚、加拿大、新加坡和瑞典政府/国家科学机构的现场访问员，并两次担任美国科学促进会/美国国家科学基金会 EPSCoR 项目（美国科学促进会和美国国家科学基金会合作开展的项目，旨在提高能力低于平均水平的州的研究能力）的现场访问员。

目前，他已发表过 60 多次全体会议或杰出演讲，包括在澳大利亚（两次）、巴西、加拿大（两次）、中国、法国、德国、日本、瑞典和英国（两次）的国际人机交互会议以及其他相关领域的国际会议的主题演讲，包括高级学习技术、交互式系统设计、用户界面设计、需求工程和家庭信息学。

他职业生涯中一个特别的亮点是有机会成为 1994 年 NSF 小组的成员，该小组帮助 NSF 确定了支持万维网研究的战略方向。该小组的报告还鼓励了 NSF 随后在使用万维网方面做出的许多创新。

在过去五年中，他在社区信息基础设施和服务方面的工作最终展现了当代社区是如何进行社会技术创新的。这一贡献在他 2012 年出版的书（2014 年平装本）《互联网中的社区》中得到了最清晰的阐述，书中描述了在 BEV 基础设施内开展的一系列社区设计研究项目，以及随后的四篇期刊论文：他在 2015 年发表在《个人和普适计算》上的论文，介绍了 Web 2.0 为社区信息系统带来的新设计可能性；他在 2015 年发表在《社区信息学杂志》上的论文，将社区信息学的历史（自 1975 年以来）和发展轨迹描述为一种技术创新，它利用并阐述了当地社区在社会中的传统角色；他在 2016 年发表在《IEEE 计算机》上的论文，介绍了“智能”社区服务作为社会互惠的共同产品；他在 2017 年发表在《国际设计杂志》上的论文，扩展了时间银行的传统设计，以涵盖移动交互和更多样化的志愿服务实践。

社区被正确地理解为社会支持的来源，也是公民社会的基础，一如既往。社区的概念源于滕尼斯浪漫主义对 19 世纪技术颠覆如何威胁传统社会秩序的分析。这种如今已成为传统的“失落”或消失的社区模因有助于引导对从动力织机到电视等技术的重要批判性分析。他的观点是，社区同时也是公民学习和创新的独特支持环境，应该被分析为建设性、创造性和赋权性。他的工作提供了许多模型，说明公民如何直接参与设想、创造和探索新的信息基础设施和服务。

例如，他对时间银行和其他点对点自愿交换系统的研究表明，人们在基于共享时间或共享实例进行货币交易时会体验到社区意识并建立社会资本，这与通常与使用金钱相关的孤立感和退缩感形成鲜明对比。他还发现，随着时间的推移，使用率增加的时间银行采用者和使用率下降的时间银行采用者之间的一个关键对比是，前者在时间银行交易中识别出社交和技能发展机会和奖励；创新和个人成长是时间银行成员轨迹的关键。这反过来又为时间银行提出了增长路径，包括成员认可机制和更具挑战性的服务机会。

卡罗尔教授最近关注社区数据的概念，认为社区成员拥有并应该能够控制关键的超本地数据，例如社区遗产和环境质量。尽管社区非营利组织通常被认为资源匮乏，但他发现通过汇总整个社区的数据，存在大量数据技能。他在公共图书馆组织的社区研讨会更广泛地利用了这些技能。

卡罗尔教授及团队正在将这种方法扩展到当地水质数据，协调当地非营利组织维护的各种数据库，以强调数据中的空间和时间序列结构，并将这些数据集与土地使用、开发和人口数据以及对环境质量的主观判断相结合。这是一种非正式社区学习数据分析和可视化的模型，使社区数据对关心的公民来说更可见且更具可操作性。

他们正在通过宾夕法尼亚州立大学学生参与网络的教师奖学金和宾夕法尼亚州立大学网络科学研究所的种子基金与社区合作伙伴合作（NSF 的提案正在审查中）。他们可以希望仁慈的监督者能够确保水质，但正如密歇根州弗林特市的案例生动地表明的那样，这并不总是正确的。在全球范围内，柳叶刀估计（2017 年底）每年有近 200 万人过早死亡归因于水污染。

学院非常荣幸邀请卡罗尔教授的加入，并期待与其更多的深入交流及合作。

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