摘要：

2015年物聯網概念在全球熱炒，各個領域都在試圖爭奪這片藍海。物聯旨在實現更高效智能的生活，這個概念也讓產品設計和開發(fā)有了新的思路。文章就目前市場和技術的動向，結合最新電子產品設計和概念趨勢，對物聯和家庭物聯系統(tǒng)進行闡釋，并從功能和產品形態(tài)兩方面探討在新的人機關系下物聯家居產品開發(fā)設計的方向。

關鍵詞：

物聯（CPS） 家居產品 產品開發(fā)設計 人機交互

從2014年下半年到2015年，“物聯網”取代“大數據”成為又一被全領域熱炒的概念，趁此東風各類自帶物聯網、互聯網標簽的新產品和設計紛至迭出成井噴之勢。多數設計一經亮相便奪人眼球，在眾籌上一呼百應，然而產品面市之后卻反映平平，許多用戶評價都難掩失落，對“物聯網”的質疑之聲也隨之此起彼伏。不得不說，這些新設計中有相當一部分是在渾水摸魚，汽車加裝3G模塊可上網，自行車可記錄里程和生物學信息，電燈可用手機開關等，這些被標榜以“物聯網”之名的功能，看似很有意義，實際上遠遠不夠，并沒有使得設備使用和人的生活更高效，只不過又將手機加入進來，用戶依然受制于設備之間的通信冗余，事實也證明，市場對這類兜售概念和情懷的產品并不買賬。

物聯網源自于歐盟的loT（The Internet of Things）概念，這個說法略有誤導之嫌，因為并沒有新的“網”被建立出來，從工業(yè)設計的角度看，美國采用了更加專業(yè)的表述：Cybet Physical System（CPS），直譯為物與物相聯的系統(tǒng)，即物聯系統(tǒng)。物聯實現的是設備與設備之間自動通訊，實現無縫互操作及對數據的泛化抽取和使用。原有設備與設備間需要介由人去交換信息和確認下一步動作，而物聯系統(tǒng)中的設備之間可以直接通信，通過預設機制自動完成工作，如人們不需要查看牛奶和雞蛋是否過期或用完，而由冰箱自動處理存儲信息，聯系清理或聯網下訂單。物聯產品的工作更智能、更高效，進一步削減了人的冗務，當擴展到家庭、辦公、社區(qū)、城市甚至更廣的范疇，物聯系統(tǒng)將從全局實現更高質量的生活，其遠景從IBM的智慧地球計劃中可窺見一斑。

一、物聯產品和家庭物聯系統(tǒng)

從單一產品角度看，物聯系統(tǒng)中的設備具有與用戶和其他設備信息和功能互聯的基本特征。以NEST恒溫器為例，NEST會識別房中是否有人、記錄用戶的作息習慣和溫度喜好，并且會利用算法自動生成設置方案，經過一段時間的記錄，NEST就會自動制訂恒溫器的時間和控溫計劃，無需用戶再行設置。NEST已經具備一定意義的物聯產品的特性，除此之外，完全意義的物聯產品還表現在與所處系統(tǒng)內的其他設備互通有無，例如：恒溫器會在即將開始運行時“告知”受其關聯的設備，窗戶獲知后自動關閉以節(jié)能，加濕器獲知后開啟監(jiān)測濕度等。

從系統(tǒng)來看，家庭物聯系統(tǒng)在層級上處在基礎的位置，較簡單的產品結構和小環(huán)境使得它的搭建相對容易。從目前的市場看，智能家庭的概念似乎與家庭物聯系統(tǒng)的概念有所相合，傳統(tǒng)自動化出身的智能家居廠商提供的往往是面向照明、安防、可視化等住宅控制的智能系統(tǒng)，而以多設備互聯為核心的家庭物聯系統(tǒng)，更多的是互聯網型企業(yè)的天下。實際上近2年來，家電企業(yè)、移動端廠家、云平臺等在這一領域動作頻繁，國內小米和百度都從路由下手，不斷發(fā)布新的家居產品和軟件；海爾、美的等傳統(tǒng)家電廠商也開始獨立或與移動端合作開發(fā)物聯家居產品；國際上，Google一直都不掩飾其全方位OS生態(tài)鏈的野心，在對物聯技術研發(fā)和系統(tǒng)搭建上走在最前；同為互聯網企業(yè)巨頭的Apple占有最廣的目標用戶數據端口，此次推出新的可攜終端和Home Kit組件也明確表達了這方向的意圖。

從家庭物聯系統(tǒng)的功能和應用場景看，高技術消費化加上通用家居設備普遍緩慢的汰換速度，讓達到這些設想還要走相當長的一段路，Gartner技術成熟度報告分析也表明智能家庭市場還需要10年的成長。盡管如此，物聯系統(tǒng)家居產品及所帶動的商機已經崛起，據預計到2018年物聯網產業(yè)將占到全球半導體產業(yè)規(guī)模近10%，其中家用物聯網市場接近50億美元，近期諸多大型互聯網企業(yè)的動向與這一趨勢顯然相合。

二、家庭物聯系統(tǒng)的結構

從上文所述中不難發(fā)現，完全意義的物聯系統(tǒng)功能實現的核心是大數據應用。自互聯網發(fā)展以來，大數據的采集和累積早已不是問題，但對于物聯系統(tǒng)中的產品而言，其所服務的最終客體是用戶，而用戶數據的深度挖掘，尤其是生物數據的抽取卻是在近幾年可穿戴產品消費化后才得以實現，人攜終端不論是在數據信息角度還是交互控制角度，在家庭物聯系統(tǒng)中都是無可置疑的核心。

硬件技術上，設備間通訊是關鍵問題，這也是目前許多采用WiFi或藍牙聯接的物聯網產品的薄弱之處。藍牙和WiFi連接的認證時間和耗電都十分可觀，并不適合物聯系統(tǒng)的需求，目前來看更有發(fā)展空間的技術應是通過邊緣路由鏈入互聯網，以多跳網絡和自組網進行多節(jié)點中繼傳遞，以管理能耗和通信距離。實際上在今年5月的I/O大會上，Google發(fā)布的“智能家庭網關”硬件組所支持的Thread協議就是采用這樣拓撲的物聯通信標準，支持設備與鄰近設備的低功耗通信。但顯然Google并不是唯一先手，Intel、高通AIIJoyn、Apple也都在推動各自的通信標準，以期搶占主導權。雖然從生產和經濟角度而言，物聯家居產品和核心硬件的消費化尚且有一段路要走，但技術上實現已經不是問題。

以此為基礎，我們可以規(guī)劃出家庭物聯系統(tǒng)的產品結構：

1.控制和管理中心產品：人攜終端。目前最廣泛的終端是智能手機，但可穿戴產品的崛起正在動搖手機的地位，畢竟后者在數據攝取上優(yōu)勢畢現。

2.其他物聯系統(tǒng)家居產品和設備。包括傳統(tǒng)家電類產品以及新電子化和智能化的設備，如門窗、淋浴、臺燈等。

三、物聯系統(tǒng)家居產品開發(fā)設計——功能

與傳統(tǒng)家居場景和智能家居不同，家庭物聯系統(tǒng)提供的服務更多地面向用戶，對家居設備的應用場景進行擴展，走向更進一步的“智慧產品”和“智慧家庭”，在功能結構開發(fā)上都將有不同的方向。

（一）從系統(tǒng)的角度看，傳統(tǒng)家居是在解決已知問題，而家庭物聯系統(tǒng)旨在發(fā)現新問題并協同解決，進一步減少設備與用戶之間的功能參與，加深信息參與。

1.立場和范疇

家庭物聯系統(tǒng)將與其他與用戶相關的系統(tǒng)間進行信息和功能互聯。

2.核心功能

攝取數據和反饋。信息上主要體現在與相關的其他系統(tǒng)共享，以及提交報告、資料、計劃等給用戶終端。功能動作上的反饋主要體現在自主調整運行模式、發(fā)現和自主解決系統(tǒng)問題（如檢修）等。

提取信息和響應。對于某一設備而言，響應主要是指針對所得信息及指令開展工作。對于系統(tǒng)而言，響應還包括了配合用戶活動等信息調整系統(tǒng)中各設備的運行，進行計劃能源和時間管理等。

（二）從單一產品的角度看，物聯系統(tǒng)中用戶與產品之間的關系不再止于智能的操作與回應，而向更加智慧的交互關系進化，驅動這一進化實現的是設備外在功能自主性的大幅提升。

1.核心功能

本機：物聯系統(tǒng)家居產品可以自主識別和攝取數據、獲取和同步信息，并依據信息為用戶自動調整本機運行模式、制訂和向用戶提交計劃。

聯機：產品可以自主與其他設備通訊，并要求其他設備合作。

2.擴展可用性

突破傳統(tǒng)家居產品的功能設置，以更能動的工作形態(tài)運行。

四、物聯系統(tǒng)家居產品設計方向——產品形態(tài)

為滿足上述功能要求，家居產品設計形態(tài)也隨之有較多的調整，從所訴核心能力對產品形態(tài)的影響看有以下方向：

（一）深度學習能力

物聯產品具有能夠為本機主動攝取數據并使用的深度學習能力，為此，除可聯網外，產品設計中將會需要考慮對外數據端口和用戶交互端口設計。深度學習的能力也讓家居產品與用戶之間的關系形態(tài)發(fā)生變化，要求對物聯家居產品的人機交互設計也隨之調整。

1.傳感端口

家用設備將使用傳感端口攝取部分數據，例如NEST采用內置在顯示屏內的運動探測器辨別家中是否有人。當然，如果泛化到全系統(tǒng)產品上，單機端口可能會被更高效的聯合傳感網取代。

2.傳統(tǒng)人機交互界面的消解

物聯產品的自主性大大降低了用戶對機端操作的需求，轉而采用更靈活的Apps操作，傳統(tǒng)家電嵌入機端的人機界面很可能就此消解。

3.多感官交互和虛擬交互設計

因安全等原因尚需機端控制時，僅存的物理界面上也將引入多種感官響應觸發(fā)的交互方式來優(yōu)化用戶的體驗。例如Apple新提供的Force Touch，可以辨別按壓與點擊從而觸發(fā)不同響應，交互界面布局依然完整簡潔，操作效率卻得到了提高。又例如在Oculus Rift DK2原型上，在游戲控制器中通過Haptic Feedback提供給用戶觸覺反饋，Apple Watch也通過Taptic Engine達到發(fā)送心跳的功能。雖然更細膩的多感官交互開發(fā)尚未消費化，但被稱為下一代交互形式的觸覺反饋顯然開了個好頭。

實際上在人攜終端的協同作用下，虛擬界面和手勢交互甚至可以徹底送走物理界面，對于產品的交互設計而言將是顛覆性的。虛擬投影屏幕和投影鍵盤等早已問世，手勢操作將是虛擬交互的核心。以Google ATAP Project Soli項目的最新研發(fā)進展為例，通過設備內置的微型組件已經可以感知和捕捉到空間中相當細微的手指運動，對位移、按鈕、刻度、轉盤等手勢進行準確判斷和響應，足夠支持一整套完整的人機交互方案。同時，虛擬交互的實現，也讓追求微型化的可穿戴設備和物聯系統(tǒng)人攜終端解決用戶界面不佳的問題成為可能。

（二）自主性

自主性是產品智慧化最直觀的體現。物聯產品將核心功能依賴于大數據，而能夠說服市場買單變現的則是可視的對大數據的有效使用，在家庭物聯系統(tǒng)中，這一點就體現在產品更加自主地自動工作。

1.運動組件

功能拓展和自主工作的實現都或多或少要求設備具有運動組件，這些組件的加入無疑會對功能走向和外形帶來很大影響。最直觀的例子莫過于掃地工具從掃帚簸箕，到手持拖曳吸塵器，再到自動掃地機的演化，傳統(tǒng)家用產品和通用電器固定、笨重和需要大量用戶操作等狀況顯然在拖物聯的后腿，運動組件將為一些產品設計和功能拓寬帶來新的思路，也給產品主動利用多種能源創(chuàng)造了機會。

2.碎片化和小型化

家居產品據功能進行形式上的碎片化和小型化可以促成工作形態(tài)從內向到外向的轉變，有效提高設備的可用性，自主運行也更加可能。例如Luna洗衣球概念設計就是將傳統(tǒng)洗衣機碎片化，將洗衣球投入臟衣籃進行洗衣和烘干工作（圖1）。2015年CES上ZUtA Labs發(fā)布的The PocketPrinter打印機，同樣與數十年無甚改觀的傳統(tǒng)打印機工作形態(tài)相反，可在紙面上自動移動完成打印工作（圖2）。

（三）一體化與模塊化

當涉及設備間功能互聯時不得不考慮物理接口的問題，一體化設計將多個密切互聯的設備集中成一體，接口內化也就回避了這個問題；而模塊化設計則干脆打碎設備，分散形態(tài)看似擴大了接口的問題，但同時也因此提供了更多更靈活的解決可能。

1.一體化

家居產品這樣的兩極選擇源于控制和功能范疇的不同，在核心功能上具有共性部件的多個設備上更傾向于集中，提高效率和簡化使用。一體化設備更傾向于嵌入和半嵌入式，也許給產品設計留下的空間有限，但對人機交互設計提出了更高的要求。

2.模塊化

在要求有界處理和靈活工作的產品上，模塊化似乎有更大的余力。恰如上述的自主性和碎片化，模塊化給產品設計創(chuàng)造更多的空間，對家用場景的空間及能源計劃、更新汰換和友好易用等方面也更有優(yōu)勢，分散的形態(tài)讓設備與其他設備之間的功能互聯和組合更容易，也許可以為外向物理接口的設計提供更簡潔的可能。

（四）更多家居產品的重設計

除了現有的通用家用電器之外，更多的設備會被推進電子化和智慧化以納入家庭物聯系統(tǒng)，已在進行中的比如臺燈、門禁、鏡子等，在可以預測的未來，家居產品將擴展更深入和廣泛范圍，門窗、桌面、衣柜、座椅等，都有足夠的機會進行重設計。

五、小結

物聯對深度學習、自主工作、互聯感測等能力的要求讓設備不再局限于智能，而向智慧進化，這不是簡單的名稱變化，而是人機交互的再一次顛覆性革新，對傳統(tǒng)設計思路也將產生巨大影響，將產品開發(fā)推向全新的方向：功能的調整和進化，體驗更佳的交互途徑和人機界面可能，更加靈活的形態(tài)和高自主性，功能形態(tài)的解構和重組，以及更多設備的智慧化和物聯化設計。以此為基礎，產品設計將從概念推向實用，將家庭物聯系統(tǒng)的設想逐步實現。

物聯系統(tǒng)的概念并非全然炒作，更是高新技術快速消費化和信息數據時代巨輪碾壓的必然結果，物聯并沒有帶來全新的產品，而是推動了物與物以及物與人甚至人與人之間關系的變動，為彌合這些變化，必然要求產品功能和人機交互方式的配合。在這一概念背后，帶給產品設計的更是方向上的深思：創(chuàng)造新產品走向飽和，而挖掘新應用漸入佳境。在這一趨勢下，產品開發(fā)設計應追隨人和物關系的變動，隨之不斷探究新的方向。