金 奕，徐娟芳，劉 征 Jin Yi &Xu Juanfang &Liu Zheng

(1.2.江南大學設計學院，江蘇無錫 214122；3.中國美術學院文創(chuàng)設計制造業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，浙江杭州 310002）

截至2020年底，我國60歲以上人口達2.64億人，占全國人口的18.7%，人口老齡化趨勢日益嚴峻。目前，居家養(yǎng)老仍是人口老齡化背景下我國的主要養(yǎng)老形式[1]。伴隨科技的發(fā)展，智能家居類產(chǎn)品的研究，開始為更多相關人員所重視[2]。同時，廚房作為房屋中的“第二大生存場所”[3]。未來，智慧廚房產(chǎn)品，在智能家居設計研究中將占有較大比重。然而，當前智慧產(chǎn)品的科技屬性未能實現(xiàn)與老年人認知能力的匹配，老年人在使用過程中具有一定的不適感，因此，未來智慧廚房產(chǎn)品在認知適老化方面的思考顯得尤為重要。

1 智能廚房產(chǎn)品及相關問題概述

智能廚房的概念由德國海蒂詩（Hellich）公司最先提出，但尚未形成統(tǒng)一的定義。其宗旨是令未來用戶的廚房活動，更加輕松、省力且更具人性化體驗與交互性。現(xiàn)階段，對于相關產(chǎn)品，尚缺乏統(tǒng)一標準，往往通過產(chǎn)品尺寸、收納方式等特征進行分類[4]。

當前智能廚房產(chǎn)品，仍主要處于構(gòu)想和實驗室研究階段。但就交互架構(gòu)、多通道顯控技術等方面的設想，在智能家居領域已有所應用。該類產(chǎn)品多以年輕人作為參考。因而，多數(shù)老年人在使用時認為其操作復雜、難以使用，更擔心操作失誤引發(fā)事故[5]，在認知與學習上存在困難。

通過調(diào)研相關用戶，結(jié)合觀察與訪談，以現(xiàn)代廚房為研究場景，研究老年人在使用現(xiàn)代廚房產(chǎn)品以及相關智慧產(chǎn)品的行為，繪制如表1所示的使用問題匯總表。

表1 老年人智慧產(chǎn)品使用問題匯總表

現(xiàn)階段，老年人在使用現(xiàn)代廚房產(chǎn)品與智慧產(chǎn)品時，存在學習效率低、出錯率高、無法理解操作意義等認知方面問題。未來，當面對智慧廚房產(chǎn)品時，上述認知問題仍會對老年人的使用行為，產(chǎn)生諸多影響。

此外，現(xiàn)階段有關老年人認知方面的研究，主要集中于臨床醫(yī)學領域，用于判別老年人是否存在認知功能障礙或罹患阿爾茲海默癥的可能性。該類研究主要以老年人在認知方面存在失能情況為前提，將其作為研究的絕對客體。研究智慧廚房場景下關于產(chǎn)品使用的認知能力時，研究對象多為相關領域范疇下認知功能健全的老年人。因此，對于該場景下的認知問題研究，其方法較之臨床醫(yī)學領域，應有所差異。

2 智能廚房產(chǎn)品使用認知要素分析

2.1 老年人新、舊產(chǎn)品使用行為分析

辛向陽教授認為，研究人機交互，其根本是研究用戶的行為，人機交互設計，是產(chǎn)出合乎用戶行為邏輯的設計[6]。

相較以往，智慧廚房乃至智能家居產(chǎn)品。將涵蓋更多、更復雜的交互形式。因此相關研究需要從行為出發(fā)。針對相應行為，明確設計何種功能的用品能夠解決所遇到的問題[7]。在行為研究方面，王江濤、何人可[8]通過分步驟的方式，將用戶完成任務的過程劃分為不同的階段，以便更細致地展開觀察與研究。其方法可為老年人在廚房環(huán)境下的行為研究提供良好參照。

同時，結(jié)合AWE2021[9]展上呈現(xiàn)的智能廚電行業(yè)發(fā)展趨勢。在固有行為的基礎上進行合理預測。繪制如圖1所示的使用行為拆分圖。分四個階段，對老年人在使用新、舊廚房產(chǎn)品的行為細化拆分，進行橫向比較。

圖1 老年人新、舊廚房產(chǎn)品使用行為拆分

采用不同色塊對固有行為和新增行為進行區(qū)分。結(jié)果表明，用戶在使用智能廚電產(chǎn)品時，其擬新增行為主要集中在產(chǎn)品學習、使用階段，以及處理突發(fā)狀況階段。具體行為表現(xiàn)為：學習階段，自發(fā)對新、舊產(chǎn)品使用流程進行對比；操作階段，針對新式操作的理解、選擇與記憶。此外，面對簡約、高集成化的面板時，對新界面功能的識別也成為認知行為的一部分。因此，上述行為均會對老年人在使用過程中的認知能力產(chǎn)生新的要求。

2.2 相關認知要素歸納

通過對行為的觀察與預測，老年人在使用智能廚電產(chǎn)品時，可能會產(chǎn)生較多與以往相異的行為，且多數(shù)行為系受認知能力影響。需要結(jié)合相關理論，研究行為與認知之間的對應關系。

研究人員將美國心理學家雷蒙德·卡特爾（Raymond Bernard Cattell）與卡羅爾（Carol S.Dweck）就認知能力定義方面的研究進行融合，形成了涵蓋認知能力范圍最廣的CHC理論[10-11]。該理論將人的認知能力概括為三個層級，除一般智力因素外，其余各廣泛能力與狹窄能力，都與行為有較好的對應關系。同時，各因素都能夠進行直接的觀察或測量。

在前文分析老年人行為的基礎上，結(jié)合CHC理論對該過程中的認知要素進行推測，其作用情況，如圖2所示。

圖2 產(chǎn)品學習、使用過程中認知因素作用情況

在接觸新產(chǎn)品時，老年人首先依靠的是長期生活中形成的思維與行為[12]，是一種晶體智力的表現(xiàn)。在學習過程中，當產(chǎn)品使用方式與傳統(tǒng)產(chǎn)品差異性較大、陌生操作較多時，會自發(fā)對兩者的特征進行總結(jié)，該類行為屬于流體智力的范疇。同時，在理解、記憶使用方法時，也會涉及對新操作存在的意義進行理解與記憶的相關行為。

此外，在使用過程中，還涉及視覺加工、決策反應、讀寫能力等認知因素。

3 老年人智能廚房產(chǎn)品認知因素評價模型構(gòu)建

3.1 研究方法及流程

薩蒂（Thomas L.Saaty）教授提出的層次分析法，因在邏輯判斷研究上具有極強的條理性和科學性，而被運用于眾多與決策分析相關的領域中[13]。鑒于影響老年人在使用智能產(chǎn)品時表現(xiàn)的認知因素較多，可以運用層次分析法，對多種因素的重要度進行比較分析。

在先前的使用行為解構(gòu)的基礎上，構(gòu)建層次分析模型：通過相關調(diào)研，結(jié)合產(chǎn)品使用者的反饋與設計領域相關人員意見，對所涉及因素進行篩選，并選取重要因素進行分層。依次計算各因素權重值，并進行排序，進而輸出排序結(jié)果[14-15]。根據(jù)所得結(jié)果，針對性地提出可供設計介入的方案，并邀請相關人員，進行評價。結(jié)合層次分析結(jié)構(gòu)，構(gòu)建評價矩陣，運用TOPSIS對各方案的理想性進行評估，篩選最優(yōu)方案。進而針對性提出相關設計原則與方法。其具體流程如圖3所示。

圖3 研究方法及流程圖

3.2 老年人智能廚房產(chǎn)品認知因素評價模型

依照層次分析法的相關結(jié)構(gòu)，構(gòu)造如圖4所視的老年人使用智慧廚房產(chǎn)品時，認知影響因素的層級模型。其中包含：

圖4 老年人智能家居產(chǎn)品認知影響因素層次模型

（1）目標層：該層級有且僅有一個要素，以判斷各認知因素的影響程度。

（2）準則層：在研究CHC理論中關于廣泛能力研究的相關基礎上，結(jié)合圖1中用戶學習使用相關產(chǎn)品的各階段特征，從原有的10個廣泛能力層級中，篩選與之相關項，并適當進行合并。最終獲得：晶體—流體智力、信息處理、加工速度、記憶力四個一級判斷指標。分別與上述過程中針對學習理解、識別操作、突發(fā)問題處理和記憶掌握方面的各能力需求，進行對應。

（3）指標層：結(jié)合薩蒂教授對AHP構(gòu)造方式的研究[16]，在準則層的基礎上進一步細分，構(gòu)建指標層作為判斷矩陣的二級指標。結(jié)合CHC理論的相關研究，在各廣泛能力下也存在更為細致的、可供觀察與測量的狹窄能力。在此基礎上，同樣將準側(cè)層中的各廣泛能力進行細分并適當合并，用以深入細分該過程中起作用的各認知因素。

4 數(shù)據(jù)分析

4.1 構(gòu)建用戶評價問卷

鑒于CHC理論中對于認知因素的描述過于專業(yè)，對于被試的可達性較弱。因而，需要對待評價指標特征進行提煉，以增強理解。選取用戶在使用產(chǎn)品過程中的特征行為，設計相關問題，如表2所示。

表2 訪談評價問題

4.2 評價數(shù)據(jù)收集

選取20名日常在廚房場景下活動較為頻繁的老年人，作為典型樣本，并進行深度訪談，獲取其對于各因素之間重要程度的評價。其過程如下：

①采用單獨訪談的方式，以期盡可能消除個體間的相互影響。

②訪談開始前，以用戶日常行為特征及問題為例，解釋各認知因素的作用，確保用戶在評價之前理解各層級因素的含義。評價開始后，若被試仍對目標因素存疑，僅復述先前所述內(nèi)容，不進行深入描述。

③要求被試針對各層級因素兩兩之間的重要程度，進行重要性評價。評價標準：以二者間較難以掌握的認知因素，作為二者間較重要的認知因素。

④對數(shù)據(jù)內(nèi)容進行整理，選取各項眾數(shù)作為該項重要性評價的結(jié)果并輸出。

過程采用薩蒂教授的1-9標度方法對各要素之間的相對重要性進行評價[17]，其標準如表3所示。

表3 判斷矩陣標度

原則上,在評價過程中，不設置限時任務，以確保各被試的評價數(shù)據(jù)均在充分考慮的基礎上獲得。同時，若出現(xiàn)多眾數(shù)的情況，則在該基礎上求取平均數(shù)。

4.3 判斷矩陣構(gòu)建與權重確認

對訪談數(shù)據(jù)進行整理，收集各層級要素相互間的重要度評價數(shù)據(jù)，構(gòu)建對應的判斷矩陣，最終形成如表4至表8所視的判斷矩陣與權重結(jié)果計算。

表4 影響因素的強度目標判斷矩陣及權重

表5 晶體—流體智力準則判斷矩陣及權重

表6 信息處理準則判斷矩陣及權重

表7 加工速度準則判斷矩陣及權重

表8 記憶能力準則判斷矩陣及權重

結(jié)合圖4的影響因素層次模型，用O表示目標層的最強影響因素。用Ci（i=1-4），分別表示準則層中各因素。依照此規(guī)律，用Cij（i=1-4，j=1-3），依次對指標層各相關因素進行標注。

4.4 矩陣一致性檢驗

此外，研究還需要對各判斷矩陣結(jié)果的一致性進行檢驗，用CI表示判斷矩陣的一致性指標，計算方法為：

其中，RI代表平均隨機一致性指標，為實驗測得的固定數(shù)值，各階矩陣的平均隨機一致性指標如表9所示。

表9 平均隨機一致性指標表

在此基礎上，依次計算上述各矩陣的一致性，若結(jié)果0≤CR≤0.1，則說明該矩陣通過一致性檢驗，反之，則需進行重新評價與計算。一致性檢驗結(jié)果如表10所示。

表10 一致性檢驗結(jié)果

由上表，各矩陣的一致性比CR數(shù)值均小于0.1。所以，皆通過一致性檢驗。

4.5 影響度排序

在通過一致性檢驗的基礎上，對各子準則層權重進行排序。其結(jié)果將為相關產(chǎn)品的設計方法，提供部分認知影響因素層面的參照標準。結(jié)果如表11所示。

表11 目標權重計算排序表

觀察上表，受試者普遍認為，類比演繹能力差異對學習使用產(chǎn)品時的影響力最大。同時，意義記憶、閱讀解碼乃至語音操作等，都可能對學習與使用過程有較強影響。

5 智慧廚房產(chǎn)品適老化設計原則

5.1 認知能力與產(chǎn)品功能特征模型

結(jié)合權重數(shù)據(jù)與相關經(jīng)驗。對前文涉及的認知因素，進行了四個層級的劃分，由易到難依次為：準入層、基礎層、區(qū)分層和最高層。

在此基礎上，將相應的認知能力與智能廚房產(chǎn)品的各功能特征要素進行初步對應，對其難易程度進行評價。最終形成如表12所示的“認知—行為—產(chǎn)品功能”之間的映射關系模型。

表12 “認知—行為—產(chǎn)品功能”層級模型及難易度分析

5.2 設計與科技介入方式評估

結(jié)合實際操作問題和上述研究結(jié)果，有針對地提出三種設計介入的方式，并運用Topsis[18]對各方案的理想性進行評估。

方案一：針對學習能力不足，擬對產(chǎn)品的學習過程進行減負，減少信息輸入，深化科技的介入程度，使機器對各種烹飪行為進行深度學習。令使用者只需完成食材的準備工作，通過較為簡單的幾個點觸操作，便可以自動進行所有后續(xù)烹飪流程。

方案二：針對信息識別等能力不足，擬對各功能區(qū)塊的觸點，進行特殊化、醒目化的操作。對產(chǎn)品說明、操作面板等進行特殊化設計，采用更為醒目、具象化的標識設計，對老年人在操作過程中的各種行為進行引導。

方案三：針對應急處理能力不足，同時，保證全過程的高參與度與流暢性。采用記憶化、自適應化的方式，當老年人在使用相關產(chǎn)品時，盡可能減少陌生化操作的介入程度，保證學習和操作行為順利進行。

邀請相同被試，采用十分制，就能否有效解決上述各認知問題，對各方案進行評價。其標準為：有效（9分～10分）、較有效（7分～8分）、一般（5分～6分）、可能無效（3分～4分）、完全無效（0分～2分）。鑒于發(fā)揮老年人主觀能動性的需求，在考慮后續(xù)數(shù)據(jù)處理工作難度的基礎上，該過程中允許但不提倡受試者的評價結(jié)果精確到小數(shù)點后一位。

對所得數(shù)據(jù)求取算數(shù)平均數(shù)，構(gòu)建初始評價矩陣A，其結(jié)果如表13所示。

表13 初始評價矩陣A

通過如下公式，對矩陣A進行標準化處理，獲得標準化矩陣Bij：

結(jié)合表11的各認知因素間權重指標，加權處理Bij，得到加權標準化矩陣Zij，令：

如表14所示，為Zij所得結(jié)果。

表14 加權標準化矩陣

在此基礎上，針對上述指標，求解矩陣Zij的各正負理想解，令：

則正理想解X*為：

負理想解X-為：

因此，針對各認知因素指標Cij，矩陣Zij與之對應的各正負理想解分別為X*=(0.110,0.0387,0.0048,0.0042,0.0238,0.0155,0.0219,0.0095,0.0082,0.0030,0.0252,0.0116);X-=(0.0091,0.0156,0.0025,0.0028,0.0143,0.0 070,0.0141,0.0074,0.0040,0.0023,0.0169,0.00 62)。

隨后，求解標準差，從而獲取各方案和理想值之間的貼合程度，用Si*、Si-分別表示各方案與正、負理想解之間的距離：

最終，通過如下公式，獲得各方案的相對貼近度指標Ci，令：

如表15所示，為經(jīng)Topsis后，各方案的相對貼合度綜合排序，其中，Ci的值越大，則代表該方案越理想。

表15 TOPSIS評價計算結(jié)果

根據(jù)上述結(jié)果，方案三更接近用戶理想中的智慧廚房適老化模式。即通過自適應等方式，在滿足科技需求的同時，盡可能減小其使用過程中的行為與過往行為的差異。

5.3 智慧廚房適老化設計原則

結(jié)合上述研究，老年人在學習使用智能廚房產(chǎn)品時，對部分新操作均存在一定認知問題。因此，針對以上的行為與認知能力特征，結(jié)合定量評價數(shù)據(jù)。提出相應的智能廚房產(chǎn)品適老化設計原則，以便產(chǎn)品的科技屬性能更好地適配老年人的行為與認知能力。

（1）簡化交互操作。如今，智能廚房產(chǎn)品在交互面板上多采用簡潔化設計，但老年人用戶在操作時，卻經(jīng)常無法進行正確決策。因此，對于相關功能、模式等選擇操作時，應更多設計相獨立、一鍵化的按鈕，以便老年人能夠更精確操作[19]。

（2）增加記憶化的操作。鑒于日常廚房中的烹飪行為存在一定的相似性，因此可考慮在設計中多進行可記憶化的操作，設備自動記錄使用者的使用習慣，以簡化多次使用過程中的重復性操作。

（3）考慮自適應技術在產(chǎn)品中的應用。評價數(shù)據(jù)顯示，老年人希望對烹飪行為保有參與感。因此，可采用自適應的方式，充分發(fā)揮老年人的主觀能動性，產(chǎn)品僅在需要或緊急情況時提供幫助。例如，針對老年人決策反應較慢的問題，可以使用自動急停功能去緩解操作上的壓力，面對突發(fā)情況，先急停，再報警提示，從而減輕使用者的負擔。

（4）弱化陌生化操作在智能廚房產(chǎn)品適老化設計中的介入程度。數(shù)據(jù)顯示，老年人并不希望智能產(chǎn)品和如今的產(chǎn)品有較大的差異。新式操作為年輕人提升了產(chǎn)品可達性的同時，也從某種意義上增加了老年人的使用負擔。因此，設計過程中，應適當弱化相關操作在產(chǎn)品使用過程中的介入程度。以照顧老年人在流體智力等方面的不足，選擇在老年人相對熟悉的操作進行改良。

通過提出以上部分設計原則，以期能夠有效推動智慧廚房產(chǎn)品的適老化相關設計進程[20]。

6 結(jié)語

現(xiàn)階段，研究通過AHP在分析認知因素權重的基礎上，進一步形成老年人在使用相關產(chǎn)品過程中的“認知—行為—產(chǎn)品功能”之間相互映射的層級模型；嘗試通過TOPSIS對部分可供設計開展的方向進行評價。最終提出部分針對智能廚房產(chǎn)品適老化設計的原則與建議。然而，研究在樣本數(shù)量、后續(xù)的原型測試等方面存在一定不足，有待后續(xù)研究繼續(xù)驗證。

隨著科技的不斷發(fā)展，當智慧廚房產(chǎn)品實現(xiàn)普及時，其結(jié)構(gòu)與功能表現(xiàn)較之當下將會有更大的飛躍，屆時需要針對老年人的認知，對智慧廚房產(chǎn)品在適老化方面的研究提出更為全面的設計策略。希望后續(xù)能對當前研究作進一步完善，以期提高未來智慧廚房產(chǎn)品在功能表現(xiàn)方面對老年人的可達性，為其營造更良好的烹飪體驗。