31.10.2025

UI là gì? HMI là gì? Và Các Loại Giao Diện Khác

User Interface (UI) và Human Machine Interface (HMI) là những khái niệm quen thuộc nhưng lại giữ vai trò quan trọng trong cả lý thuyết lẫn ứng dụng kỹ thuật. Từ giao diện người dùng trên ứng dụng, website, phần mềm, cho đến giao diện người – máy trong các hệ thống công nghiệp và dây chuyền sản xuất hiện đại – tất cả đều liên quan trực tiếp đến UI và HMI. Vậy UI và HMI là gì, chúng được thiết kế và hoạt động ra sao, và có những ứng dụng nào trong thực tiễn? Những nội dung này sẽ được DAT Group tổng hợp và giải đáp trong bài viết sau.

Trong lĩnh vực thiết kế công nghiệp tương tác giữa người và máy tính, giao diện người dùng (UI) là không gian diễn ra tương tác giữa con người và máy móc. Mục tiêu của tương tác này là cho phép con người vận hành và điều khiển máy móc hiệu quả, đồng thời máy móc phản hồi thông tin hỗ trợ quá trình ra quyết định của người vận hành.

Giao diện người dùng được cấu thành từ một hoặc nhiều lớp, bao gồm giao diện người – máy (HMI, Human–Machine Interface), thường kết nối máy móc với phần cứng đầu vào (chẳng hạn như bàn phím, chuột, tay cầm chơi game) và phần cứng đầu ra (chẳng hạn như màn hình máy tính, loa, máy in). Một thiết bị triển khai HMI được gọi là thiết bị giao diện người dùng (HID, Human Interface Device).

Các giao diện người dùng không cần đến sự chuyển động vật lý của các bộ phận cơ thể như một bước trung gian giữa bộ não và máy móc, tức là không sử dụng thiết bị đầu vào hay đầu ra nào ngoài điện cực, được gọi là giao diện não – máy tính (BCI, Brain–Computer Interface) hoặc giao diện não – máy (BMI, Brain–Machine Interface).

Nội dung chính

Tổng Quan

Giao diện người dùng (UI) hay giao diện người – máy (HMI) là phần của máy móc đảm nhận tương tác giữa con người và máy. Ví dụ về phần vật lý của HMI mà chúng ta có thể nhìn thấy và chạm vào gồm công tắc màng, bàn phím cao su và màn hình cảm ứng.

Trong các hệ thống phức tạp, HMI thường được tích hợp máy tính hóa. Thuật ngữ giao diện người – máy tính (HCI, Human Computer Interface) dùng để chỉ loại hệ thống này. Trong lĩnh vực tin học, thuật ngữ này thường bao gồm cả phần mềm được thiết kế để điều khiển các phần tử vật lý phục vụ cho tương tác người – máy tính.

Việc thiết kế kỹ thuật HMI được nâng cao khi xem xét đến công thái học (ergonomics, yếu tố con người). Các lĩnh vực liên quan gồm kỹ thuật yếu tố con người (HFE) và kỹ thuật khả dụng (UE), vốn là một phần của kỹ thuật hệ thống.

Các công cụ phục vụ việc tích hợp yếu tố con người trong thiết kế giao diện được phát triển dựa trên kiến thức từ khoa học máy tính, như đồ họa máy tính , hệ điều hành , ngôn ngữ lập trình. Ngày nay, chúng ta sử dụng thuật ngữ giao diện đồ họa người dùng (GUI) để chỉ HMI trên máy tính, bởi hầu hết các hệ thống hiện nay đều dùng đồ họa.

Giao diện đa phương thức cho phép người dùng tương tác bằng nhiều loại hình đầu vào cùng lúc.

Thuật Ngữ

Có sự khác biệt giữa giao diện người dùng (user interface), giao diện vận hành (operator interface) và giao diện người – máy (HMI).

Thuật ngữ “user interface” thường được sử dụng trong ngữ cảnh hệ thống máy tính cá nhân và các thiết bị điện tử.Khi một mạng lưới thiết bị hoặc máy tính được liên kết thông qua MES (Manufacturing Execution System) hoặc hệ thống Host để hiển thị thông tin, thì khái niệm này cũng được áp dụng.

Giao diện người – máy (HMI) thường mang tính cục bộ, gắn liền với một máy hoặc thiết bị duy nhất, và là phương thức giao tiếp giữa con người và thiết bị/máy móc đó.

Ngược lại, giao diện vận hành (operator interface) là phương thức cho phép truy cập hoặc điều khiển nhiều thiết bị được liên kết với nhau thông qua một hệ thống điều khiển trung tâm (host control system).

Lịch sử phát triển

1945–1968: Giao diện batch (Batch interface)

Trong kỷ nguyên batch, sức mạnh tính toán cực kỳ khan hiếm và đắt đỏ. Giao diện người dùng còn rất sơ khai.

1969 – nay: Giao diện dòng lệnh (Command-line user interface)

Các giao diện dòng lệnh (CLI) phát triển từ các bộ giám sát batch kết nối với bàn điều khiển hệ thống. Mô hình tương tác là chuỗi giao dịch yêu cầu – phản hồi, với yêu cầu được biểu thị bằng lệnh dạng văn bản trong một từ vựng chuyên biệt.

1985: Giao diện người dùng SAA hay giao diện văn bản (Text-based UI)

Năm 1985, cùng với sự ra đời của Microsoft Windows và các giao diện đồ họa, IBM đã tạo ra chuẩn Systems Application Architecture (SAA), bao gồm cả dẫn xuất Common User Access (CUA).

1968 – nay: Giao diện đồ họa người dùng (GUI):
1968 – Douglas Engelbart trình diễn hệ thống NLS, sử dụng chuột, con trỏ, siêu văn bản (hypertext) và nhiều cửa sổ.
1970 – Các nhà nghiên cứu tại Xerox PARC (nhiều người đến từ SRI) phát triển mô hình WIMP (Windows, Icons, Menus, Pointers).
1973 – Xerox Alto: thất bại thương mại do chi phí cao, giao diện kém và thiếu phần mềm.
1979 – Steve Jobs và các kỹ sư Apple đến thăm Xerox PARC. Mặc dù phim Pirates of Silicon Valley kịch tính hóa sự kiện, nhưng thực tế Apple đã phát triển GUI riêng (Macintosh, Lisa) trước đó.
1981 – Xerox Star: tập trung vào WYSIWYG, thất bại thương mại (25.000 máy bán ra) do giá quá cao (16.000 USD/chiếc), hiệu năng thấp (lưu file mất vài phút, phục hồi sau crash mất vài giờ) và tiếp thị kém.
1982 – Rob Pike và cộng sự tại Bell Labs thiết kế Blit, phát hành năm 1984 bởi AT&T và Teletype dưới tên DMD 5620 terminal.
1984 – Apple Macintosh phổ biến hóa GUI. Quảng cáo Super Bowl chiếu 2 lần, trở thành quảng cáo đắt đỏ nhất thời điểm đó.
1984 – Hệ thống X Window của MIT: nền tảng độc lập phần cứng và giao thức mạng để phát triển GUI trên hệ điều hành kiểu UNIX.
1985 – Windows 1.0: cung cấp GUI cho MS-DOS, nhưng không hỗ trợ cửa sổ chồng lấp (dùng kiểu ô xếp – tiled).
1985 – Microsoft và IBM bắt đầu phát triển OS/2 với mục tiêu thay thế MS-DOS và Windows.
1986 – Apple đe dọa kiện số Research vì giao diện desktop của họ quá giống Macintosh.
1987 – Windows 2.0: hỗ trợ cửa sổ chồng lấp, thay đổi kích thước, cải tiến bàn phím và chuột.
1987 – Macintosh II: máy Mac đầu tiên hỗ trợ màu đầy đủ.
1988 – OS/2 1.10 Standard Edition (SE) với GUI do Microsoft viết, trông khá giống Windows 2.

Thiết kế giao diện

Một quy trình thiết kế giao diện người – máy (HMI) điển hình thường bao gồm các giai đoạn: đặc tả tương tác, đặc tả phần mềm giao diện và dựng mẫu:

Các thực hành phổ biến cho đặc tả tương tác bao gồm: thiết kế lấy người dùng làm trung tâm, persona, thiết kế định hướng hoạt động, thiết kế dựa trên kịch bản và thiết kế khả năng phục hồi.
Các thực hành phổ biến cho đặc tả phần mềm giao diện bao gồm: use cases và áp đặt ràng buộc thông qua các giao thức tương tác nhằm tránh lỗi khi sử dụng.
Các thực hành phổ biến cho dựng mẫu (prototyping) thường dựa trên thư viện các thành phần giao diện (ví dụ: control, decoration, v.v.).

Nguyên tắc về chất lượng

Nói chung, các giao diện được đánh giá là thân thiện với người dùng, hiệu quả, trực quan… thường mang một hoặc nhiều đặc điểm nhất định. Dưới đây là một danh sách không đầy đủ những đặc trưng tiêu biểu:

Rõ ràng: Giao diện tránh sự mơ hồ bằng cách thể hiện mọi thứ rõ ràng thông qua ngôn ngữ, luồng, thứ bậc và các ẩn dụ cho yếu tố trực quan.
Ngắn gọn: Tuy nhiên, sự làm rõ quá mức – chẳng hạn gắn nhãn hầu hết, thậm chí toàn bộ các thành phần hiển thị trên màn hình cùng lúc, bất kể người dùng có thực sự cần hay không – có thể, và trong hầu hết các trường hợp, sẽ dẫn đến việc che mờ thông tin cần thiết.
Sự quen thuộc: Ngay cả khi một người lần đầu sử dụng giao diện, một số yếu tố vẫn có thể quen thuộc. Các phép ẩn dụ từ đời thực có thể được dùng để truyền đạt ý nghĩa.
Tính phản hồi: Một giao diện tốt không nên mang lại cảm giác ì ạch. Nó cần cung cấp phản hồi rõ ràng cho người dùng về điều gì đang diễn ra và liệu thao tác của họ có được xử lý thành công hay không.
Tính nhất quán: Giữ giao diện nhất quán trong toàn bộ ứng dụng là rất quan trọng, vì điều này cho phép người dùng nhận ra và ghi nhớ các mẫu thao tác.
Tính thẩm mỹ: Dù không bắt buộc phải đẹp mới thực hiện được chức năng, nhưng việc làm cho giao diện hấp dẫn sẽ khiến trải nghiệm của người dùng trở nên dễ chịu hơn; và người dùng hạnh phúc luôn là điều tốt.
Hiệu quả: Thời gian là tiền bạc, một giao diện tốt cần giúp người dùng làm việc năng suất hơn nhờ vào phím tắt và thiết kế hợp lý.
Khoan dung: Một giao diện tốt không nên trừng phạt người dùng vì những lỗi của họ, mà thay vào đó nên cung cấp các cách để khắc phục lỗi.

Nguyên tắc ít gây ngạc nhiên

Nguyên tắc ít gây ngạc nhiên (POLA) là một nguyên tắc chung trong thiết kế mọi loại giao diện. Nó dựa trên ý tưởng rằng con người chỉ có thể tập trung toàn bộ sự chú ý vào một việc tại một thời điểm, từ đó rút ra kết luận rằng yếu tố mới lạ trong giao diện nên được giảm thiểu tối đa.

Nguyên tắc hình thành thói quen

Nếu một giao diện được sử dụng thường xuyên, người dùng chắc chắn sẽ phát triển thói quen khi thao tác với nó. Vai trò của nhà thiết kế vì thế có thể được xem là đảm bảo người dùng hình thành những thói quen tốt. Đồng thời, nếu bản thân nhà thiết kế đã quen thuộc với các giao diện khác, họ cũng sẽ hình thành thói quen và thường đưa ra những giả định vô thức về cách người dùng sẽ tương tác với giao diện.

Mô hình tiêu chí thiết kế: User Experience Honeycomb

Peter Morville của Google đã thiết kế mô hình User Experience Honeycomb vào năm 2004 khi ông phụ trách mảng thiết kế giao diện người dùng. Khung mô hình này được tạo ra để định hướng cho việc thiết kế giao diện, và đã trở thành kim chỉ nam cho nhiều sinh viên phát triển web trong suốt một thập kỷ.

Dễ sử dụng: Thiết kế hệ thống có đơn giản và dễ dùng không? Ứng dụng cần mang lại cảm giác quen thuộc và thao tác thuận tiện.
Hữu ích: Ứng dụng có đáp ứng được nhu cầu thực tế không? Sản phẩm hoặc dịch vụ của doanh nghiệp phải có ích.
Hấp dẫn: Thiết kế của ứng dụng có gọn gàng và rõ ràng không? Hệ thống cần có tính thẩm mỹ, đẹp mắt và dễ truyền tải thông điệp.
Dễ tìm kiếm: Người dùng có nhanh chóng tìm thấy thông tin họ cần không? Thông tin phải dễ tìm và điều hướng đơn giản. Người dùng không nên mất công “săn lùng” sản phẩm hay dữ liệu.
Khả năng tiếp cận: Ứng dụng có hỗ trợ văn bản phóng to mà không làm vỡ cấu trúc không? Một ứng dụng tốt phải có khả năng tiếp cận cho cả người khuyết tật.
Đáng tin cậy: Ứng dụng có thể hiện tính minh bạch, bảo mật và thông tin doanh nghiệp đáng tin cậy không? Nó cần trung thực, an toàn và rõ ràng.
Có giá trị: Người dùng cuối có cảm thấy nó có giá trị không? Nếu thỏa mãn cả 6 tiêu chí trên, ứng dụng sẽ được đánh giá cao và nhận được sự tin tưởng từ người dùng.

Các loại giao diện

Attentive user interfaces: quản lý sự chú ý của người dùng bằng cách quyết định khi nào cần ngắt quãng, loại cảnh báo nào, và mức độ chi tiết của thông báo hiển thị.
Batch interfaces: giao diện không tương tác, trong đó người dùng chỉ định toàn bộ thông tin của công việc batch trước khi xử lý, và chỉ nhận kết quả sau khi xử lý hoàn tất. Máy tính không yêu cầu thêm dữ liệu trong khi đang xử lý.
Command-line interfaces (CLIs): nhắc người dùng nhập lệnh bằng bàn phím và phản hồi bằng văn bản trên màn hình. Thường được dùng bởi lập trình viên, quản trị hệ thống, trong môi trường kỹ thuật và khoa học, cũng như những người dùng máy tính cá nhân thành thạo.
Conversational interfaces: cho phép người dùng ra lệnh cho máy tính bằng văn bản ngôn ngữ tự nhiên (như tin nhắn, chatbot) hoặc giọng nói, thay vì qua phần tử đồ họa. Các giao diện này thường mô phỏng hội thoại người – người.
Conversational interface agents: nhân cách hóa giao diện máy tính dưới dạng một nhân vật hoạt hình, robot hoặc biểu tượng (ví dụ: Clippy – chiếc ghim giấy trong Microsoft Office), và trình bày tương tác dưới dạng hội thoại.
Crossing-based interfaces: giao diện đồ họa trong đó nhiệm vụ chính là vượt qua ranh giới (crossing) thay vì nhấp chọn (pointing).
Direct manipulation interfaces: cho phép người dùng thao tác trực tiếp với các đối tượng hiển thị, bằng các hành động gần giống với thế giới vật lý.
Gesture interfaces: giao diện đồ họa nhận đầu vào dưới dạng cử chỉ tay hoặc chuột/stylus vẽ hình.
Graphical user interfaces (GUI): nhận đầu vào qua bàn phím, chuột và xuất dữ liệu bằng đồ họa trên màn hình. Có hai nguyên tắc thiết kế phổ biến: Object-oriented user interfaces (OOUIs) và application-oriented interfaces.
Hardware interfaces: giao diện vật lý trên sản phẩm đời thực như máy nướng bánh, bảng điều khiển ô tô, buồng lái máy bay… thường là sự kết hợp của nút vặn, nút nhấn, thanh trượt, công tắc, màn hình cảm ứng.
Holographic user interfaces: cho phép nhập lệnh bằng cách đưa tay xuyên qua hình ảnh 3D tái tạo của các nút bấm, nút xoay… lơ lửng trong không khí và được phát hiện bởi sóng cảm biến, không cần tiếp xúc thực.
Intelligent user interfaces: giao diện người – máy thông minh, nhằm cải thiện hiệu quả và tính tự nhiên của tương tác bằng cách mô hình hóa người dùng, miền ứng dụng, nhiệm vụ, hội thoại và phương tiện (đồ họa, ngôn ngữ tự nhiên, cử chỉ).
Motion tracking interfaces: theo dõi chuyển động cơ thể người dùng và chuyển thành lệnh. Một số kỹ thuật từng được Apple đăng ký bằng sáng chế.
Multi-screen interfaces: sử dụng nhiều màn hình để tăng tính linh hoạt, phổ biến trong game tại arcade và các thiết bị cầm tay.
Natural-language interfaces: dùng trong công cụ tìm kiếm hoặc website, cho phép người dùng nhập câu hỏi và chờ phản hồi.
Non-command user interfaces: quan sát người dùng để suy đoán nhu cầu và ý định, thay vì yêu cầu nhập lệnh cụ thể.
Object-oriented user interfaces (OOUIs): dựa trên ẩn dụ lập trình hướng đối tượng, cho phép thao tác với các đối tượng mô phỏng và thuộc tính của chúng.
Permission-driven user interfaces: hiển thị hoặc ẩn các menu/chức năng tùy theo quyền của người dùng, giúp nâng cao trải nghiệm và tăng cường bảo mật.
Reflexive user interfaces: cho phép người dùng kiểm soát và tái định nghĩa toàn bộ hệ thống thông qua chính giao diện, ví dụ thay đổi cú pháp lệnh. Thường chỉ khả thi với GUI phong phú.
Search interfaces: cách mà ô tìm kiếm và kết quả tìm kiếm được hiển thị trên một website.
Tangible user interfaces: nhấn mạnh yếu tố xúc giác và môi trường vật lý.
Task-focused interfaces: lấy nhiệm vụ làm đơn vị tương tác chính thay vì tệp tin, nhằm giảm vấn đề quá tải thông tin từ ẩn dụ desktop truyền thống.
Text-based user interfaces (TUIs): giao diện dựa trên văn bản, gồm cả CLI và môi trường WIMP dạng văn bản.
Touchscreens: màn hình hiển thị nhận đầu vào bằng ngón tay hoặc bút cảm ứng. Ngày càng phổ biến trong thiết bị di động, POS, máy công nghiệp, kiosk tự phục vụ…
Touch user interfaces: GUI sử dụng touchpad hoặc màn hình cảm ứng như thiết bị nhập – xuất kết hợp, có thể bổ sung phản hồi xúc giác (haptic feedback). Thường dùng trong thiết bị mô phỏng.
Voice user interfaces: giao diện giọng nói, nhận đầu vào và đưa đầu ra bằng lời nói. Người dùng nhập lệnh bằng phím, nút hoặc phản hồi bằng giọng nói.
Zero-input interfaces: nhận dữ liệu từ bộ cảm biến thay vì yêu cầu người dùng nhập lệnh.
Zooming user interfaces: GUI trong đó các đối tượng thông tin được biểu diễn ở nhiều mức độ chi tiết, người dùng có thể phóng to/thu nhỏ vùng xem để hiển thị nhiều thông tin hơn.

User Interface (UI) và Human Machine Interface (HMI) không chỉ là những khái niệm cơ bản, mà còn là yếu tố quan trọng trong nhiều lĩnh vực công nghệ, công nghiệp và đời sống. Từ việc thiết kế giao diện người dùng trên phần mềm, website, ứng dụng di động, cho đến giao diện người – máy trong các hệ thống tự động hóa và dây chuyền sản xuất hiện đại – tất cả đều cần đến UI và HMI. Việc xây dựng và sử dụng đúng cách UI và HMI sẽ giúp hệ thống thân thiện hơn, vận hành an toàn, ổn định và nâng cao hiệu quả làm việc.

Nếu bạn là kỹ sư, nhà nghiên cứu hay doanh nghiệp đang cần giải pháp về UI và HMI chất lượng cao, ứng dụng trong sản xuất, năng lượng hay các công trình điện – điện tử quy mô lớn, hãy liên hệ ngay với DAT Group để được tư vấn chuyên sâu và cập nhật công nghệ mới nhất.