喬 宇（北京理工大學(xué) 設(shè)計(jì)與藝術(shù)學(xué)院，北京 100039）

張若天（日本筑波大學(xué) 人間綜合科學(xué)研究科，日本 茨城 305-8577）

近年來(lái)“萬(wàn)物互聯(lián)”概念的流行促進(jìn)了智能終端產(chǎn)品市場(chǎng)的發(fā)展，但現(xiàn)有智能類(lèi)終端大多存在交互邏輯簡(jiǎn)單、反饋方式單一等問(wèn)題。未來(lái)智能家居產(chǎn)品將進(jìn)一步提升智能學(xué)習(xí)能力，即時(shí)傳統(tǒng)交互模式中的人機(jī)關(guān)系將向主動(dòng)交互方式發(fā)展，由終端系統(tǒng)承載完成交互行為，為用戶(hù)提供更加全面的服務(wù)與流暢的交互體驗(yàn)，同時(shí)將滿(mǎn)足使用者更多情感層面的需求。由于目前人工智能技術(shù)尚不成熟，導(dǎo)致部分語(yǔ)音交互系統(tǒng)中信息的接收及反饋過(guò)程存在機(jī)械感，且在處理復(fù)雜任務(wù)時(shí)易發(fā)生錯(cuò)誤，因此交互效率低是現(xiàn)有家用智能終端產(chǎn)品的主要問(wèn)題之一。另一方面目前大部分智能語(yǔ)音交互系統(tǒng)在交互流程上并無(wú)明顯區(qū)別，但由于系統(tǒng)識(shí)別用戶(hù)語(yǔ)義所需時(shí)間加長(zhǎng)，易使交互過(guò)程產(chǎn)生枯燥、停滯等體驗(yàn)。

主動(dòng)交互模式可進(jìn)行自身認(rèn)知的前置性反饋，從而構(gòu)建知識(shí)圖譜并識(shí)別交互路徑，以達(dá)到對(duì)交互語(yǔ)境進(jìn)行預(yù)先判斷，并在交互流程上提供前置性反饋行為。相較現(xiàn)有的交互模式，主動(dòng)交互系統(tǒng)的交互過(guò)程更加豐富，且能為用戶(hù)提供流暢的交互體驗(yàn)與多種情感層面的反饋。McFarlane等人指出智能終端產(chǎn)品應(yīng)與外部環(huán)境進(jìn)行有效交流并參與主動(dòng)決策；Deep Mind提出用元強(qiáng)化學(xué)習(xí)，使終端實(shí)現(xiàn)因果推理進(jìn)行主動(dòng)交互；百度公司提出主動(dòng)交互模型的NIRO系統(tǒng)研究；英特爾中國(guó)研究院提出通過(guò)置信度來(lái)觸發(fā)主動(dòng)交互，并確定其閾值。

基于主動(dòng)交互模式的家用智能終端產(chǎn)品研究可以為用戶(hù)帶來(lái)更加友好的交互體驗(yàn)。但目前的研究方向大多集中于技術(shù)原理，針對(duì)滿(mǎn)足主動(dòng)交互模式的產(chǎn)品造型研究較少，因此設(shè)計(jì)一款能滿(mǎn)足主動(dòng)式交互需求的獨(dú)居人群智能終端產(chǎn)品造型顯得尤為重要。

一、用戶(hù)特征分析

1.獨(dú)居人群心理特征

據(jù)官方統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)2021年中國(guó)成年獨(dú)居人口已近1億，獨(dú)居人群由于社交行為的減少易產(chǎn)生各種心理或情感問(wèn)題，其中孤獨(dú)感成為主要心理問(wèn)題。為緩解孤獨(dú)感及滿(mǎn)足社交需求，大部分獨(dú)居者選擇網(wǎng)絡(luò)社交方式，但研究結(jié)果顯示網(wǎng)絡(luò)社交因缺少反饋信息對(duì)緩解孤獨(dú)感作用較弱。目前市場(chǎng)上的主流終端產(chǎn)品大多采用用戶(hù)主動(dòng)控制與產(chǎn)品被動(dòng)反饋的交互方式，但單純的語(yǔ)音交互方式已無(wú)法為用戶(hù)提供充足的弱社交行為及情感化反饋。

2.行為特征及設(shè)計(jì)要求

獨(dú)居人群的心理特征及生活狀態(tài)有所差異，產(chǎn)品造型與信息反饋方式將發(fā)生新的變化與要求，結(jié)合這些特征，對(duì)獨(dú)居人群家用主動(dòng)交互智能終端產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)評(píng)估分析，如表1所示。

表1 獨(dú)居人群特征、設(shè)計(jì)需求及交互終端評(píng)估因素

環(huán)境特征工作環(huán)境產(chǎn)品造型尺寸大小、各模塊設(shè)計(jì)尺寸及功能生活環(huán)境居家期間將電腦桌作為主要工作平面，環(huán)境物品可規(guī)劃為顯示類(lèi)物品及其他感官信息的周邊物品30㎡-80㎡的居室環(huán)境，主要為一居室或兩居室符合居家工作及生活環(huán)境：考慮產(chǎn)品的造型、尺寸及放置形式等

二、信息反饋方式及造型設(shè)計(jì)

現(xiàn)有智能家居終端多以擬人行為作為交互方式的參考模板，而基于動(dòng)物行為的研究中包含了大量的體態(tài)信息及色彩信息，這些信息可有效為用戶(hù)提供更加自然的反饋方式。Paul Roth等人發(fā)現(xiàn)較大的火烈鳥(niǎo)種群內(nèi)存在最高程度的社交互動(dòng)，在其社交行為中會(huì)通過(guò)高頻且大幅度的體態(tài)及色彩變化等多種方式傳遞信息。研究選用火烈鳥(niǎo)作為仿生設(shè)計(jì)參考對(duì)象，分析發(fā)現(xiàn)火烈鳥(niǎo)的主要社交信息通過(guò)體態(tài)變化進(jìn)行反饋傳達(dá)，如圖1所示。

圖1 火烈鳥(niǎo)體態(tài)分析圖

如圖2所示，通過(guò)研究火烈鳥(niǎo)在不同體態(tài)時(shí)的社交行為，可總結(jié)為關(guān)注點(diǎn)的不斷轉(zhuǎn)移，將該過(guò)程逐一分解后可對(duì)應(yīng)交互過(guò)程中不同的功能狀態(tài)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行產(chǎn)品的反饋設(shè)計(jì)。此外主動(dòng)交互模式中的“前饋”交互過(guò)程設(shè)計(jì)也可參考火烈鳥(niǎo)在休息體態(tài)中的相關(guān)行為。

圖2 不同體態(tài)所對(duì)應(yīng)的關(guān)注點(diǎn)變化及交互設(shè)計(jì)中的可對(duì)應(yīng)行為

如圖3所示，火烈鳥(niǎo)在體態(tài)變化過(guò)程中常伴有展開(kāi)翅膀等動(dòng)作，除肢體語(yǔ)言所傳達(dá)的信息，色彩變化也是信息傳達(dá)的主要方式之一，因此在設(shè)計(jì)信息反饋方式時(shí)也參考了火烈鳥(niǎo)在完成信息傳達(dá)時(shí)的相關(guān)色彩變化。最終通過(guò)針對(duì)火烈鳥(niǎo)社交行為的研究，通過(guò)仿生設(shè)計(jì)原理對(duì)產(chǎn)品的造型結(jié)構(gòu)進(jìn)行推敲，如圖4所示。

圖3 色彩變化傳達(dá)信息示意圖

圖4 火烈鳥(niǎo)動(dòng)態(tài)與產(chǎn)品交互方式結(jié)合的推敲過(guò)程

如圖5所示，設(shè)計(jì)通過(guò)產(chǎn)品升降與抬頭動(dòng)作的聯(lián)動(dòng)，滿(mǎn)足主動(dòng)交互模式中“前饋-信息輸入-反饋”的過(guò)程。整體顏色參考火烈鳥(niǎo)主色調(diào)，并對(duì)兩側(cè)顯示器展示內(nèi)容進(jìn)行可視化處理，通過(guò)的視覺(jué)化圖形傳達(dá)情感信息。嘴部?jī)蓚?cè)發(fā)光部分為L(zhǎng)ED呼吸指示燈，用來(lái)輔助終端待機(jī)狀態(tài)時(shí)的信息反饋。腹部的顯示器可用于提示時(shí)間等信息，使用者通過(guò)顏色變化結(jié)合底座透光零件的氛圍光反饋獲得時(shí)間等概念信息。在交互過(guò)程中終端的面部動(dòng)畫(huà)會(huì)隨交互行為而改變，以補(bǔ)充交互信息并向用戶(hù)傳達(dá)情感。此外產(chǎn)品嘴部角度會(huì)隨用戶(hù)體態(tài)高度而改變，通過(guò)尖端的指向行為加強(qiáng)產(chǎn)品面向于用戶(hù)的交互反饋。產(chǎn)品各部分結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖5 體態(tài)變化交互模式示意圖

圖6 結(jié)構(gòu)示意圖（①頭部； ②主體； ③底座； ④頭部顯示模組； ⑤LED指示燈； ⑥物理按鍵；⑦腹部顯示模組 ；⑧發(fā)光模組；⑨麥克風(fēng)模組）

如圖7所示，通過(guò)體態(tài)變化結(jié)合頭部顯示器內(nèi)的動(dòng)畫(huà)模擬，產(chǎn)品能夠?yàn)橛脩?hù)提供豐富多樣且簡(jiǎn)單易懂的交互信息。相較現(xiàn)有產(chǎn)品，這種交互方式更易激發(fā)用戶(hù)的使用積極性，并為用戶(hù)提供更為豐富的情感反饋。模擬使用場(chǎng)景如圖8、9所示。

圖7 基礎(chǔ)交互方式示意圖

圖8 模擬使用場(chǎng)景圖1

圖9 模擬使用場(chǎng)景圖2

三、用戶(hù)體驗(yàn)測(cè)試

用戶(hù)體驗(yàn)測(cè)試結(jié)合調(diào)查問(wèn)卷，通過(guò)以問(wèn)卷為主的調(diào)研形式收集用戶(hù)對(duì)造型功能進(jìn)行評(píng)價(jià)。調(diào)研測(cè)試目標(biāo)共50人，調(diào)研目標(biāo)在觀看產(chǎn)品模型并充分了解產(chǎn)品交互模式后參與問(wèn)卷調(diào)研，如表2所示，問(wèn)卷的主要內(nèi)容是基于調(diào)研對(duì)象對(duì)產(chǎn)品造型的印象及交互方式的感受，分別在7組形容詞中選擇更符合方案的詞組并評(píng)價(jià)符合程度，結(jié)果如表3所示。

表2 問(wèn)卷形容詞組題目：如果您感覺(jué)接近左邊的形容詞，請(qǐng)選擇接近于或等于“-3”的值，反之則選擇越靠近“3”的值，“0”表示居中。

表3 符合度矩陣圖

根據(jù)設(shè)備生成數(shù)據(jù)后平均所有數(shù)值，得出數(shù)據(jù)保留小數(shù)點(diǎn)后3位。關(guān)于終端信息反饋動(dòng)作用戶(hù)興趣區(qū)關(guān)注度見(jiàn)表4。

表4 反饋動(dòng)作用戶(hù)興趣區(qū)數(shù)據(jù)采集①首次進(jìn)入時(shí)間數(shù)值偏小說(shuō)明獲得更多注意力,進(jìn)入次數(shù)數(shù)值偏大說(shuō)明關(guān)注績(jī)效高，興趣區(qū)注視點(diǎn)數(shù)值偏大說(shuō)明獲得更多注意力（絕對(duì)），興趣區(qū)注視率數(shù)值偏大說(shuō)明獲得更多注意力（相對(duì)）。

根據(jù)調(diào)研結(jié)果，調(diào)研目標(biāo)大多認(rèn)為設(shè)計(jì)造型及交

圖10 交互反饋信息眼動(dòng)熱點(diǎn)

互方式基本能滿(mǎn)足主動(dòng)交互模式的情感需求。對(duì)于產(chǎn)品交互方式及反饋動(dòng)作是否滿(mǎn)足相應(yīng)需求，通過(guò)眼動(dòng)數(shù)據(jù)采集發(fā)現(xiàn)終端眼部顯示信息反饋方式易獲得關(guān)注，但用戶(hù)注視保持程度不高，終端的起身、旋轉(zhuǎn)及抬頭等動(dòng)作回饋可以很好地得到用戶(hù)的關(guān)注及關(guān)注保持。

結(jié)語(yǔ)

研究以主動(dòng)交互設(shè)計(jì)理論為核心構(gòu)建了家用智能終端造型設(shè)計(jì)流程。采用通過(guò)仿生設(shè)計(jì)的相關(guān)原理，借鑒火烈鳥(niǎo)社交行為進(jìn)行信息反饋方式設(shè)計(jì)，結(jié)合產(chǎn)品體態(tài)變化滿(mǎn)足前饋—信息輸入—反饋的主動(dòng)交互流程。最后通過(guò)用戶(hù)體驗(yàn)評(píng)估及眼動(dòng)熱點(diǎn)方法驗(yàn)證了其造型功能的有效性。此外調(diào)研中用戶(hù)提出的相關(guān)問(wèn)題及建議將指導(dǎo)產(chǎn)品的進(jìn)一步完善及改進(jìn)。

通過(guò)研究得出基于主動(dòng)交互模式下的智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)既要關(guān)注交互“前饋”過(guò)程中的反饋方式也需滿(mǎn)足用戶(hù)“弱社交行為”的需求，此外參考生物體態(tài)語(yǔ)言和顏色語(yǔ)言可以提高主動(dòng)交互的易用性。結(jié)果表明該設(shè)計(jì)方法也可應(yīng)用到其他更為復(fù)雜的智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)當(dāng)中。