劉寶順，忽若曦，王霞

（1.河北工業(yè)大學(xué)，天津 300401；2.天津商業(yè)大學(xué)，天津 300134）

隨著智能技術(shù)不斷突破，在為設(shè)計(jì)師提供新的可能性的同時(shí)，也給傳統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。設(shè)計(jì)師需要處理新類型的技術(shù)、設(shè)計(jì)問(wèn)題以及設(shè)計(jì)方法。近年來(lái)，交互設(shè)計(jì)以及體驗(yàn)設(shè)計(jì)的發(fā)展勢(shì)頭迅猛，這意味著設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步，除了吸引人的功能形式外，用戶和產(chǎn)品之間的自然互動(dòng)也成為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素之一。為了理解產(chǎn)品本身如何通過(guò)互動(dòng)傳達(dá)必要的信息，設(shè)計(jì)師從心理學(xué)的理論中尋求突破，在這些理論中，可供性概念在人機(jī)交互體驗(yàn)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，解釋了用戶行為與產(chǎn)品特征之間的聯(lián)系。在可供性概念中，產(chǎn)品屬性提供了感知和行動(dòng)之間的直接聯(lián)系，這些交互基于人與產(chǎn)品之間的雙向互動(dòng)，是引導(dǎo)用戶自然行為的產(chǎn)品的特征，因此，可供性在人機(jī)交互體驗(yàn)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。將功能可供性理論應(yīng)用在兒童陪伴機(jī)器人交互設(shè)計(jì)中，有助于設(shè)計(jì)師在以物聯(lián)網(wǎng)、智能設(shè)備以及用戶為主的交互系統(tǒng)中探索一種自然、易用以及無(wú)意識(shí)的交互方式，體現(xiàn)以用戶為中心的設(shè)計(jì)思想。

一、功能可供性與用戶行為

（一）功能可供性

可供性概念來(lái)源于生態(tài)心理學(xué)，后來(lái)經(jīng)過(guò)多名學(xué)者的深入研究將其引入設(shè)計(jì)領(lǐng)域。生態(tài)心理學(xué)家詹姆斯·吉布森（James J.Gibson）提出了一種連接用戶和產(chǎn)品的有效方法：當(dāng)用戶從產(chǎn)品的外觀特征中感知到可供性線索時(shí)，用戶可以正確且直觀地操作產(chǎn)品以完成操作任務(wù)并且無(wú)需任何解釋或說(shuō)明。吉布森受到格式塔理論家科夫卡的影響，認(rèn)為事物的意義與事物本身一樣容易被理解，直觀的告訴我們?nèi)绾芜\(yùn)用它們。一些文獻(xiàn)擴(kuò)展了吉布森的可供性概念，進(jìn)一步推動(dòng)了可供性的改進(jìn)和形式化。如布朗大學(xué)威廉姆·沃倫（William H.Warren）進(jìn)行了爬樓梯實(shí)驗(yàn)，認(rèn)為控制行動(dòng)的觀念反映了動(dòng)物—環(huán)境系統(tǒng)的潛在動(dòng)態(tài)，在設(shè)計(jì)方面，這為目標(biāo)用戶設(shè)定了限制。認(rèn)知心理學(xué)家唐納德·諾曼（Donald A.Norman）在1988年將可供性的概念引入到人機(jī)交互領(lǐng)域。相比于吉布森，諾曼更強(qiáng)調(diào)一定情境下可以被感知到的可供性，它不但與個(gè)人的實(shí)際能力有關(guān)，還受到用戶心理的影響。因此，諾曼重新定義了可供性的概念，這是對(duì)事物的精神解釋的結(jié)果，是基于人們過(guò)去的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)“供給”一詞。梅爾和弗德（Maier J.R.A.，F(xiàn)adel G.M.）將其應(yīng)用到工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域開(kāi)發(fā)了可供性分析工具—結(jié)構(gòu)矩陣（ASM）并提供了其使用方法。

國(guó)內(nèi)許多學(xué)者也對(duì)其進(jìn)行研究，但目前國(guó)內(nèi)對(duì)于可供性的研究主要還是延續(xù)前人的觀點(diǎn)進(jìn)行分析總結(jié)，還停留在設(shè)計(jì)原理及方法論層面，應(yīng)用到產(chǎn)品設(shè)計(jì)的實(shí)踐相對(duì)較少。

（二）功能可供性與用戶行為

可供性在行為方面，拓展了人們?cè)诃h(huán)境中的行為可能，通過(guò)行動(dòng)的發(fā)生，讓人意識(shí)到可供性的具體體現(xiàn)。而在共感方面，通過(guò)對(duì)人與環(huán)境之間關(guān)系的客觀表達(dá)，使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)師與使用者之間對(duì)于特定環(huán)境下的行動(dòng)的可能性形成一致的感覺(jué)。因此，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)之初對(duì)于特定用戶的行為分析是十分必要的。以用戶為中心的設(shè)計(jì)方法要求充分理解功能和用戶需求之間的相互作用，結(jié)合以用戶為中心方法的優(yōu)點(diǎn)包括通過(guò)查看用戶活動(dòng)與可用技術(shù)之間的關(guān)系來(lái)擴(kuò)展需求分析。該分析與可供性概念相結(jié)合，成為產(chǎn)品—可供性—用戶模型的基礎(chǔ)（圖1）。在這個(gè)模型中，可供性是產(chǎn)品和用戶在產(chǎn)品使用過(guò)程中建立的關(guān)系。

1.可供性屬性獨(dú)立于人的行為。布吉森作為術(shù)語(yǔ)“可供性”的開(kāi)拓者，他認(rèn)為可供性是獨(dú)立于人的物體的屬性，但與每個(gè)人的能力又密切相關(guān)，存在于環(huán)境之中，是不可變的。吉布森的觀點(diǎn)是最原始的可供性定義，有三個(gè)基本特征：（1）可供性是關(guān)于當(dāng)前人機(jī)交互系統(tǒng)中可用的動(dòng)作可能性；（2）可供性獨(dú)立于用戶的意識(shí)、需求和期望；（3）可供性的存在與特定用戶的自身的能力有關(guān)。該概念詮釋了我們?nèi)粘ｓw驗(yàn)中動(dòng)作，產(chǎn)品功能和用戶能力之間的聯(lián)系，并且拓展了支持某些人類行為所需的條件。

2.可供性與人的行為相關(guān)。之后的發(fā)展中，許多學(xué)者都將其定義為可變的因素，會(huì)隨著用戶的行為能力、背景以及設(shè)計(jì)目標(biāo)而改變?，F(xiàn)在，多數(shù)設(shè)計(jì)師所理解的可供性概念并不是吉布森的原始概念，而是諾曼在后來(lái)的研究中論述的“感知能力”，第一位引用可供性理論的諾曼研究了日常用品的功能，例如門、電話和收音機(jī)，并認(rèn)為它們的實(shí)施方式為其操作提供了強(qiáng)有力的線索。諾曼給出一個(gè)經(jīng)典例子：打開(kāi)門的方式有很多種，有的是推，有的是拉，有的還會(huì)是日式推拉門，因?yàn)殚T為用戶供了多種方式打開(kāi)的可能性，而錯(cuò)誤的操作并不能打開(kāi)每一扇門。諾曼的理論最終導(dǎo)致了兩種設(shè)計(jì)方法：可用性設(shè)計(jì)和容差設(shè)計(jì)。

Gaver等學(xué)者對(duì)這吉布森和諾曼兩者可供性概念的比較和澄清在他們的研究中進(jìn)行了徹底的討論。日本設(shè)計(jì)師深澤直人利用可供性理論，闡述了他的設(shè)計(jì)哲學(xué)“無(wú)意識(shí)”。深澤直人的觀點(diǎn)意味著回歸吉布森最初的生態(tài)概念，并尋求人類在日常生活中與環(huán)境的直觀互動(dòng)的設(shè)計(jì)靈感。

在作者的論述中，將遵循吉布森的定義，可供性是用戶、對(duì)象和行為之間的三向關(guān)系。如You和Chen 的研究指出，可供性是為了行動(dòng)，而不是信息，設(shè)計(jì)中的可供性概念的核心不在于為設(shè)計(jì)者傳達(dá)設(shè)計(jì)意圖，而是利用產(chǎn)品特征所支持的行為動(dòng)作來(lái)滿足不同條件下不同用戶的需求。因此，基于可用性的設(shè)計(jì)方法不是關(guān)注通信問(wèn)題，而是尋求行動(dòng)的效用并在產(chǎn)品中供必要的特征以等待目標(biāo)用戶的功能可供性的出現(xiàn)，向用戶傳達(dá)設(shè)計(jì)意圖則需要產(chǎn)品語(yǔ)義學(xué)的協(xié)助。因此，協(xié)調(diào)語(yǔ)義學(xué)與可供性理論在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中同時(shí)運(yùn)用是研究重點(diǎn)，由于可供性的概念不易以精確的術(shù)語(yǔ)表達(dá)，通過(guò)收集和綜合文獻(xiàn)中先前對(duì)可供性的描述來(lái)確定典型的可供性屬性，參考 Shih-Wen Hsiao等人的論述，對(duì)可供性的屬性進(jìn)行歸納并給予相關(guān)的描述和用戶行為示例。（表1）

表1 可供性屬性及示例

二、功能可供性與產(chǎn)品語(yǔ)義學(xué)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的協(xié)同應(yīng)用

（一）功能可供性與語(yǔ)義學(xué)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

除了以用戶為中心的設(shè)計(jì)原則之外，在產(chǎn)品語(yǔ)義學(xué)的文獻(xiàn)中也經(jīng)常引用可供性的概念。產(chǎn)品語(yǔ)義最初被定義為“對(duì)人造形式在其使用中的象征性質(zhì)的研究，并將這種知識(shí)應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)”?？坡逅埂た死锱矶喾蚝髞?lái)對(duì)該定義進(jìn)行了細(xì)化，以解決“其使用的認(rèn)知和社會(huì)背景”，將對(duì)設(shè)計(jì)中象征性質(zhì)的關(guān)注定義為從“為功能設(shè)計(jì)”到“為意義設(shè)計(jì)”轉(zhuǎn)變。

1.產(chǎn)品設(shè)計(jì)中兩者的定義：可供性的概念起源于吉布森的直接感知理論，而產(chǎn)品語(yǔ)義則是受認(rèn)知影響的設(shè)計(jì)理論；產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的可供性并不是為了傳達(dá)信息以用于通信目的，而是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能的必要行為的基礎(chǔ)。在產(chǎn)品語(yǔ)義概念中“意義”是關(guān)鍵，產(chǎn)品的外觀可以作為能夠激發(fā)用戶對(duì)產(chǎn)品的認(rèn)知反應(yīng)的標(biāo)志，例如審美偏好、功能解釋和象征關(guān)聯(lián)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)的語(yǔ)義視角側(cè)重于設(shè)計(jì)中的溝通和社會(huì)問(wèn)題。

2.產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)用兩者的方法：可供性概念強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的功能結(jié)構(gòu)，語(yǔ)義則強(qiáng)調(diào)幫助用戶正確地解釋產(chǎn)品。可供性的互惠性質(zhì)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中被反映為“物理約束”以促進(jìn)或防止某些用戶行為，因此通常采用人體工程學(xué)和人體測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)修改預(yù)期效用的產(chǎn)品特征；語(yǔ)義方法包括三個(gè)常見(jiàn)步驟，即確定產(chǎn)品的預(yù)期特征，選擇相關(guān)屬性以及探索這些屬性的視覺(jué)表達(dá)。在此過(guò)程中，設(shè)計(jì)師容易依賴隱喻或圖標(biāo)將意義轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品形式，例如，借用其他對(duì)象或事件的現(xiàn)有符號(hào)或形狀，以便將產(chǎn)品與預(yù)期字符相關(guān)聯(lián)。

產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，明確的功能可以為用戶提供行為的可供性，用戶直接感知到的操作信息是產(chǎn)品功能實(shí)施的主要途徑。可供性是產(chǎn)品原本屬性帶給用戶的操作引導(dǎo)，而產(chǎn)品語(yǔ)義則突出現(xiàn)有的可供性并與認(rèn)知過(guò)程相關(guān)。表2清楚地展示了產(chǎn)品語(yǔ)義和可供性理論之間的細(xì)微差別，可供性的概念傾向于尋求用戶和產(chǎn)品之間的兼容特征的效用，反對(duì)通過(guò)產(chǎn)品語(yǔ)義專注于設(shè)計(jì)的認(rèn)知解釋。因此，可供性的概念要求設(shè)計(jì)師避免在設(shè)計(jì)中依賴符號(hào)和文化習(xí)俗。相反，它鼓勵(lì)他們利用可能的直覺(jué)行為，這些行動(dòng)可以在使用產(chǎn)品交互過(guò)程中發(fā)揮作用。因此，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的功能以及交互方式上應(yīng)該遵循可供性的直接感知理論，在細(xì)節(jié)處理上可以運(yùn)用語(yǔ)義學(xué)理論中的符號(hào)特征作為補(bǔ)充。

圖1 產(chǎn)品-可供性-用戶模型圖

表2 可供性與語(yǔ)義學(xué)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用對(duì)比

（二）基于功能可供性與語(yǔ)義學(xué)的設(shè)計(jì)原則與流程

根據(jù)功能可供性的屬性，可供性、用戶及產(chǎn)品三者之間的關(guān)系以及與產(chǎn)品語(yǔ)義學(xué)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的研究，提出易用性設(shè)計(jì)原則、潛意識(shí)設(shè)計(jì)原則以及引導(dǎo)式設(shè)計(jì)原則。

1.易用性設(shè)計(jì)原則。產(chǎn)品的可用性指的是產(chǎn)品的用途和功能，可供性出現(xiàn)在可用性之前，人們先收到可供性，才接受可用性，再通過(guò)可用性做改造。例如深澤直人所說(shuō)的椅子概念，首先出現(xiàn)坐的物體基于人可供性，再有椅子的可用性。在可用性之后，又追求產(chǎn)品的易用性，易用性指的是使用者能夠使用某樣工具來(lái)達(dá)到某個(gè)特定目標(biāo)的容易程度。產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的可供性指的是設(shè)計(jì)的產(chǎn)品形態(tài)能夠被用戶不加思考地感知到功能意義，基于用戶的本能、常識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)，因此，易用性是功能可供性的結(jié)果，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的目的。

2.潛意識(shí)設(shè)計(jì)原則。日本設(shè)計(jì)師深澤直人首次在設(shè)計(jì)中提出了“潛意識(shí)”一詞，意味著使用有意識(shí)的設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)意識(shí)的行為，從而為用戶提供有意義的享受。日常商品設(shè)計(jì)中的行動(dòng)可能性或機(jī)會(huì)在使用體驗(yàn)的舒適度和滿意度方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。例如，1999年由深澤直人設(shè)計(jì)的MUJI壁掛CD播放器成功地展示了在我們的日常生活中如何使用東西喚起“似曾相識(shí)”的感覺(jué)。對(duì)于用戶而言，當(dāng)他們?cè)跐撘庾R(shí)下做出行為動(dòng)作時(shí)，他們希望獲得適當(dāng)?shù)淖R(shí)別和反饋。因此，智能交互類產(chǎn)品需要在強(qiáng)烈的控制行為意識(shí)下做出正確反饋，如開(kāi)放、關(guān)閉和調(diào)整。作為一個(gè)工業(yè)設(shè)計(jì)師，深澤直人的理念就是把用戶當(dāng)人，這里的“人”不是以人為本，而是不把用戶當(dāng)機(jī)器。最近幾年人工智能領(lǐng)域發(fā)展迅速，但至少現(xiàn)階段，機(jī)器無(wú)法做到的其中一點(diǎn)就是直覺(jué)，這是未來(lái)設(shè)計(jì)領(lǐng)域要解決的一個(gè)問(wèn)題。

3.引導(dǎo)式設(shè)計(jì)原則。功能可供性的屬性有直接感知和隱射，直接感知即用戶在不閱讀說(shuō)明書的情況下根據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)正確操作產(chǎn)品；隱射則是產(chǎn)品的功能組件自身提供給用戶操作線索，引導(dǎo)用戶完成交互行為的方式。因此，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，引導(dǎo)式的設(shè)計(jì)也格外重要，如瓶蓋上的拉環(huán)引導(dǎo)用戶完成打開(kāi)瓶子的行為，鼠標(biāo)上的滾輪引導(dǎo)用戶完成滑動(dòng)的動(dòng)作，引導(dǎo)設(shè)計(jì)不僅需要幫助人能夠達(dá)到目的，同時(shí)還要正確且高效地完成。

圖2 基于可供性與語(yǔ)義學(xué)理論的產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程圖

綜合以上的設(shè)計(jì)研究，可供性在人與產(chǎn)品的交互過(guò)程中起到主要的作用，可供性定義偏向用戶直接知覺(jué)感知對(duì)象的特征屬性，而語(yǔ)義學(xué)定義則偏向用戶間接知覺(jué)對(duì)象的特征屬性。因此，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過(guò)程中，將可供性與語(yǔ)義學(xué)理論的協(xié)同應(yīng)用作為用戶與產(chǎn)品互動(dòng)的媒介很有必要。結(jié)合可供性、語(yǔ)義學(xué)與傳統(tǒng)基于功能的設(shè)計(jì)方法提出設(shè)計(jì)流程。（圖2）

三、兒童陪伴機(jī)器人設(shè)計(jì)

（一）用戶行為和任務(wù)分析

本文選擇3～6周歲之間的兒童為設(shè)計(jì)對(duì)象，并對(duì)其展開(kāi)可供性行為的收集。采用觀察法，選取符合該年齡組條件的30人作為觀察對(duì)象，觀察并記錄用戶在使用兒童智能機(jī)器人的行為以及交互特點(diǎn)，分析其產(chǎn)生原因及潛在需求；采用問(wèn)卷調(diào)查法，收集兒童在與機(jī)器人互動(dòng)過(guò)程中發(fā)生頻率較高的行為以及需求最多的產(chǎn)品功能，并對(duì)產(chǎn)品可供性以及產(chǎn)品語(yǔ)義在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的作用進(jìn)行分析。（表3）

表3 產(chǎn)品任務(wù)及可供性分析

（二）兒童陪伴機(jī)器人設(shè)計(jì)

這一系列的兒童機(jī)器人共由三個(gè)形象組成：兔子君，猴子小姐，小丑先生。孩子可以任選一款喜歡的形象來(lái)作為自己的玩伴。這系列機(jī)器人主要是針對(duì)3～6歲的兒童設(shè)計(jì)的，在孩子不同的年齡段它扮演著不同的角色，陪伴著孩子度過(guò)美好的童年。經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)研、建模渲染及人機(jī)交互分析得出最終設(shè)計(jì)方案。（圖4）

圖3 兒童陪伴機(jī)器人效果圖

圖4 兒童陪伴機(jī)器人頭部設(shè)計(jì)

被使用的可供性產(chǎn)生于于兒童與產(chǎn)品的交互活動(dòng)中，機(jī)器人的行走、手臂活動(dòng)以及尺寸大小和材質(zhì)等都屬于被使用的可供性。有效的可供性可以帶動(dòng)兒童游戲的積極性，兒童可以自然地與機(jī)器人進(jìn)行互動(dòng)。設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：

1.設(shè)計(jì)靈感來(lái)源于太空元素與動(dòng)物形象的結(jié)合，兼?zhèn)涔δ軐?shí)用和形式美。功能方面整體造型圓潤(rùn)，細(xì)節(jié)均做圓角處理，為兒童與機(jī)器的交互安全方面提供可供性。并且，根據(jù)語(yǔ)義學(xué)相關(guān)理論對(duì)其外觀造型在形式感上做了補(bǔ)充，運(yùn)用擬物化的設(shè)計(jì)手法，擯棄傳統(tǒng)機(jī)器人造型上的陳舊老套感，將太空艙與動(dòng)物人物形象結(jié)合并卡通化，吸引兒童研究，激發(fā)用戶興趣。

2.根據(jù)目標(biāo)兒童身高范圍以及人機(jī)工程學(xué)的分析，設(shè)計(jì)師將產(chǎn)品定義為中型的交互機(jī)器人。合理的尺寸設(shè)計(jì)為目標(biāo)兒童的使用提供可供性。

3.材質(zhì)方面整體采用鋼琴烤漆，手感細(xì)膩，并且部分與地面及手部接觸的地方采用硅膠材質(zhì)，增強(qiáng)摩擦力防止打滑，材質(zhì)的區(qū)分提供給兒童良好的用戶體驗(yàn)。

4.在造型方面，設(shè)計(jì)了三個(gè)不同的卡通形象，減少兒童對(duì)新產(chǎn)品的陌生感，拉近用戶與產(chǎn)品的距離，吸引用戶的眼球。在色彩方面，選用了藍(lán)色、黃色、綠色等鮮亮的色彩搭配，符合兒童的審美。

5.在安全方面，智能產(chǎn)品必然會(huì)帶有充電接口，對(duì)于其帶來(lái)的安全隱患首先做好物理防護(hù)措施，之后需要增加警示符號(hào)的提醒。

四、結(jié)語(yǔ)

可供性理論對(duì)于交互式產(chǎn)品設(shè)計(jì)有重要的研究意義，它直接將用戶的行為與設(shè)計(jì)中的功能特征聯(lián)系起來(lái)，這種以行動(dòng)為導(dǎo)向的設(shè)計(jì)理念符合以人為本的人性化設(shè)計(jì)服務(wù)特征。將產(chǎn)品語(yǔ)義學(xué)加入到產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程，能夠與可供性理論協(xié)同互助進(jìn)行產(chǎn)品與用戶之間的交互設(shè)計(jì)，兒童陪伴機(jī)器人對(duì)于未來(lái)家庭是必不可少的，選擇從用戶行為與產(chǎn)品之間的可供性出發(fā)，使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)以用戶的需求為導(dǎo)向，對(duì)于提高陪伴器人的易用性，增強(qiáng)用戶的愉悅感有著重要的作用。