本期发布术语热词：自持续交互(Self-sustainable interaction)。
开篇导语：
自持续交互是指自供能、可持续的交互技术，通过减少交互行为产生的能耗，一方面降低了交互界面的能量维护需求，另一方面也减小了交互行为带来的碳排放。自持续交互基于能量收集、交互产能等方式为超低功耗交互设备供能，并面向此类资源受限界面设计相应交互方法以提供自然高效的交互体验。
自持续交互(Self-sustainable interaction)
作者：张腾翔（中国科学院计算技术研究所）、易鑫（清华大学）
InfoBox：
中文名：自持续交互
外文名：Self-sustainable interaction, Self-powered and sustainable interaction
学科：人机交互
实质：自供能、可持续交互技术
研究背景：
随着普适计算、物联网等技术的发展，大量交互设备的制造与使用带来了持续增长的能源消耗与维护需求。一方面，这将持续对环境产生负面影响; 另一方面，频繁的能源维护需求也阻碍了交互界面的泛在部署。因此，自持续交互(self-sustainable interaction)概念在2020年第一届SelfSustainableCHI Workshop上被正式提出。通过降低交互设备的能耗并利用清洁能源为其供能，自持续交互技术将在可持续的前提下促进交互界面的泛在部署，加速人-机-物三元融合以实现随时随地的交互体验。同时，自持续交互也符合当前强计算设备搭配分布式交互界面的产业趋势。
研究概况：
自持续交互研究涉及计算机、电子、材料、设计等相关内容，是典型的多学科交叉研究。自持续交互主要包含以下三方面研究内容：
超低功耗交互设备与交互界面研究
早期自持续交互设备包含Zenith于1956年推出的无源超声波电视遥控器Space Command，以及MIT媒体实验室提出的无源射频遥控按钮[10]。两者都通过结构设计，将按压按键时产生的机械能转变为无线信号。BitID[12]与Tip-Tap[6]分别基于商用RFID实现了无源桌面与指尖输入。MARS[1]基于射频反向散射与模拟调制实现了纳瓦级的触摸输入界面。PV-tiles[8]基于光伏片同时实现了隔空手势输入和电子墨水屏输出。TransPrint [5] 通过在透明薄膜材料上打印电致变色颜料实现了形变鲁棒的单色显示。
清洁的交互产能与供能方法研究
微瓦级及以下功耗的自持续交互设备可通过收集环境中光照[4]、热源[3]、摩擦[2]、震动[9]等清洁能源供能。通过设计特定交互操作，收集交互行为所产生能量可为毫瓦级及以上功耗的交互设备供能[11]。还可利用交互过程中人体与交互设备的接触形成能量传输通路，利用体上储能为交互设备供能[14]。
面向自持续交互界面的交互方法研究
自持续交互界面由于功耗、成本的限制，其交互能力一般较弱。因此，需针对常见交互任务设计可适用于此类资源受限界面的交互方法。时间同步选择[13]只基于单个按键输入即可完成针对智能设备和屏上资源的选择任务。通过对交互进行语义抽象，可在简单触摸界面上完成智能设备控制任务[7]。
未来展望：
随着数字世界与物理世界的进一步融合，无处不在的自持续交互界面将使用户能随时随地接入数字世界。例如，用户将可点击海报或传单上的触摸界面进行投票，或将数字资料下载至便携电子纸张上与人分享。自持续交互未来可针对以下两个方面进行深入研究：
交互系统功耗的计算、模拟与优化方法。当前超低功耗交互设备研究只考虑了设备瞬时功耗，仍需结合交互流程以计算与模拟整个交互过程所产生的整体功耗，以可持续性为目标进行交互系统优化。
自持续交互界面与强计算设备的关联配对方法。仍需研究如何自然高效地将资源受限的自持续交互界面与智能手机等强计算设备进行配对，以合理转移交互过程中的高能耗步骤。
参考文献
1.Nivedita Arora, Ali Mirzazadeh, Injoo Moon, Charles Ramey, Yuhui Zhao, Daniela C Rodriguez, and Gregory D Abowd. 2021. MARS: Nano-Power Battery-free Wireless Interfaces for Touch, Swipe and Speech Input. 29.
2.Nivedita Arora, Steven L. Zhang, Fereshteh Shahmiri, Diego Osorio, Yi-Cheng Wang, Mohit Gupta, Zhengjun Wang, Thad Starner, Zhong Lin Wang, and Gregory D. Abowd. 2018. SATURN: A Thin and Flexible Self-powered Microphone Leveraging Triboelectric Nanogenerator. Proc. ACM Interact. Mob. Wearable Ubiquitous Technol. 2, 2: 60:1-60:28. https://doi.org/10/ggt4tp3.Yong Du, Kefeng Cai, Song Chen, Hongxia Wang, Shirley Z. Shen, Richard Donelson, and Tong Lin. 2015. Thermoelectric Fabrics: Toward Power Generating Clothing. Scientific Reports 5: 6411. https://doi.org/10.1038/srep064114.Tobias Grosse-Puppendahl, Steve Hodges, Nicholas Chen, John Helmes, Stuart Taylor, James Scott, Josh Fromm, and David Sweeney. 2016. Exploring the Design Space for Energy-Harvesting Situated Displays. In Proceedings of the 29th Annual Symposium on User Interface Software and Technology (UIST ’16), 41–48. https://doi.org/10/br3q5.Walther Jensen, Ashley Colley, Jonna Häkkilä, Carlos Pinheiro, and Markus Löchtefeld. 2019. TransPrint: A Method for Fabricating Flexible Transparent Free-Form Displays. Advances in Human-Computer Interaction 2019: e1340182. https://doi.org/10.1155/2019/13401826.Keiko Katsuragawa, Ju Wang, Ziyang Shan, Ningshan Ouyang, Omid Abari, and Daniel Vogel. 2019. Tip-Tap: Battery-free Discrete 2D Fingertip Input. In Proceedings of the 32nd Annual ACM Symposium on User Interface Software and Technology (UIST ’19), 1045–1057. https://doi.org/10/gg7kqr7.Simon Mayer, Andreas Tschofen, Anind K. Dey, and Friedemann Mattern. 2014. User interfaces for smart things -- A generative approach with semantic interaction descriptions. ACM Transactions on Computer-Human Interaction 21, 2: 1–25. https://doi.org/10/gfs78x8.Yogesh Kumar Meena, Krishna Seunarine, Deepak Ranjan Sahoo, Simon Robinson, Jennifer Pearson, Chi Zhang, Matt Carnie, Adam Pockett, Andrew Prescott, Suzanne K. Thomas, Harrison Ka Hin Lee, and Matt Jones. 2020. PV-Tiles: Towards Closely-Coupled Photovoltaic and Digital Materials for Useful, Beautiful and Sustainable Interactive Surfaces. In Proceedings of the 2020 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems (CHI ’20), 1–12. https://doi.org/10.1145/3313831.33763689.J. A. Paradiso and T. Starner. 2005. Energy scavenging for mobile and wireless electronics. IEEE Pervasive Computing 4, 1: 18–27. https://doi.org/10.1109/MPRV.2005.910. Joseph A. Paradiso and Mark Feldmeier. 2001. A Compact, Wireless, Self-Powered Pushbutton Controller. In Proceedings of the 3rd International Conference on Ubiquitous Computing (UbiComp ’01), 299–304. Retrieved November 28, 2016 from http://dl.acm.org/citation.cfm?id=647987.74147111. Nicolas Villar and Steve Hodges. 2010. The Peppermill: A Human-powered User Interface Device. In Proceedings of the Fourth International Conference on Tangible, Embedded, and Embodied Interaction (TEI ’10), 29–32. https://doi.org/10.1145/1709886.170989312. T. Zhang, N. Becker, Y. Wang, Y. Zhou, and Y. Shi. 2017. BitID: Easily Add Battery-Free Wireless Sensors to Everyday Objects. In 2017 IEEE International Conference on Smart Computing (SMARTCOMP), 1–8. https://doi.org/10/gg4nkm13. Tengxiang Zhang, Xin Yi, Ruolin Wang, Jiayuan Gao, Yuntao Wang, Chun Yu, Simin Li, and Yuanchun Shi. 2019. Facilitating Temporal Synchronous Target Selection through User Behavior Modeling. Proceedings of the ACM on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies 3, 4: 1–24. https://doi.org/10.1145/336983914. Tengxiang Zhang, Xin Yi, Chun Yu, Yuntao Wang, Nicholas Becker, and Yuanchun Shi. 2017. TouchPower: Interaction-based Power Transfer for Power-as-needed Devices. Proc. ACM Interact. Mob. Wearable Ubiquitous Technol. 1, 3: 121:1-121:20. https://doi.org/10.1145/3130986
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