近年来,随着信息技术的迅猛发展和计算机设备的普及,人的工作和生活都已经与计算机软件密切相关。人机交互界面作为人使用计算机软件和产品服务的接口,其设计的优劣会直接影响人的工作效率和生活便利程度。尤其以老年用户为代表的低能力用户群体,对人机交互界面的接受程度和理解能力更低,受交互界面设计的影响程度更大。随着越来越多能力下降的用户接触和使用数字产品,迫切需要提高人机交互界面的包容性,扩大人机交互界面的可达用户群体范围,使人机交互界面对于低能力用户群体也具有良好的可用性。设计高包容性的人机交互界面目前面临需求大和设计难、效率低的困境。设计优良的人机交互界面往往需要依赖开发者的经验和创造力,并进行大量对比测试、迭代优化,然而,计算机设备和软件种类繁多、数量庞大,很多开发者往往缺乏人机交互界面设计的经验和能力,对于低能力用户群体,开发者就更加缺乏额外的精力和相应的能力专门为他们设计具有高包容性的人机交互界面。国内外研究学者对人机交互界面的包容性设计开展研究,其研究角度主要包括人机交互界面的包容性设计方法和设计流程,面向特定用户群体的包容性人机交互界面设计开发,以及与包容性设计目标相关的导向原则等。已有研究中缺少对人机交互界面包容性的评估指标、评估方法和优化方法的系统化研究。为了辅助开发者进行包容性人机交互界面设计方案决策和优化,提升设计方案决策和优化效率,亟需建立系统化的人机交互界面包容性评估指标、评估方法以及可供开发者应用的优化设计方法。针对上述亟待解决的问题,本文提出人机交互界面包容性的评估指标和计算方法,提出人机交互界面包容性影响因素提取方法,分析影响包容性的人机交互界面设计模式,提出基于知识图谱的高包容性人机交互界面优化设计方法。将所提出的理论和方法进行多场景的应用,最终形成一套完整的面向包容性的人机交互界面评估和优化设计方法。研究论文的主要内容和创新点包括以下几个部分:(1)针对人机交互界面的包容性缺少系统性的、量化的分析评估方法问题,提出了基于可用性-用户能力函数的人机交互界面包容性评估方法。具体地,首先提出了两个评估人机交互界面包容性的指标—“用户能力包容度”和“可用性的包容均值”,进一步提出可用性-用户能力函数线性模型,并呈现了基于“可用性-用户能力图”的人机交互界面包容性解释分析方法,最后,提出了量化的包容性计算模型,该模型基于可用性-用户能力函数线性模型计算评估人机交互界面的包容性,通过实验验证了上述量化评估方法的有效性。所提出的评估指标、计算模型、解释分析方法、计算评估方法形成了系统化的人机交互界面包容性评估方法,能够有效辅助设计开发者对比和评估人机交互界面的包容性。(2)针对缺少有效的方法将人机交互界面设计特征与包容性原则映射匹配、需要具体的设计模式提高人机交互界面包容性的问题,本研究提出了基于认知负荷细粒度测量分析提取人机交互界面包容性影响因素的方法。具体地,分析了人机交互过程中认知负荷来源、认知负荷与包容性的相关关系,面向知识服务网站、功能指示面板和智能产品几种常用应用领域的人机交互界面开展研究,分别选取中国非物质文化遗产网站交互界面、数控机床控制面板交互界面,智能电视交互界面进行实验研究,基地认知负荷细粒度测量分析挖掘影响包容性的人机交互界面设计特征,并总结出共性的、提高包容性的人机交互界面设计模式,以有效指导技术开发者与设计人员优化人机交互界面,提高人机交互界面的包容性。(3)针对缺少有效的优化设计方法帮助开发者简化高包容性人机交互界面设计过程、实现人机交互界面包容性大幅提升的问题,提出了基于知识图谱的高包容性人机交互界面优化设计方法。针对基于大段文本和表格的知识服务类网站人机交互界面,研究基于领域本体和自然语言处理的知识抽取方法,呈现了基于知识图谱的可视化方法,并以具体的知识服务类网站应用场景进行实验验证,展现了基于知识图谱的高包容性人机交互界面优化设计方法的应用。基于知识图谱的高包容性人机交互界面优化设计方法为知识服务类网站交互界面的设计开发提供一种有效的优化方法参考,从而减轻交互界面开发者的负担。