王沙沙 呂 鎮(zhèn) 謝 波 高曉紅 王巖峰

摘 要：人工智能技術(shù)的發(fā)展催生了大批量智能產(chǎn)品，推動了人機交互模式的轉(zhuǎn)變，對人機交互設(shè)計提出更高要求。系統(tǒng)梳理人機交互技術(shù)在人工智能產(chǎn)品中的應(yīng)用和發(fā)展，分析近幾年的人機交互技術(shù)的發(fā)展趨勢，構(gòu)建面向人工智能產(chǎn)品的人機交互三維體系構(gòu)架，理清人機交互設(shè)計領(lǐng)域工作范圍和邊界。研究交互設(shè)計標準化的必要性和可行性，梳理人工智能產(chǎn)品的交互設(shè)計中的標準化需求，結(jié)合目前國內(nèi)外交互設(shè)計方面的標準化工作，提出人機交互設(shè)計領(lǐng)域標準化重點研究內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：人工智能產(chǎn)品，人機交互，標準化，工業(yè)設(shè)計

DOI編碼：10.3969/j.issn.1674-5698.2024.02.003

0 引 言

隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等智能制造技術(shù)的發(fā)展，物理世界和數(shù)字世界深度融合，智能技術(shù)融入產(chǎn)品設(shè)計中，使得智能產(chǎn)品富有人性化、藝術(shù)感和智慧特性[1]。智慧屬性促使智能產(chǎn)品人機交互方式發(fā)生了根本性變化，從傳統(tǒng)的機械式交互，向軟件平臺控制轉(zhuǎn)變，對人機交互設(shè)計提出了新的要求。交互方式和過程是消費者對產(chǎn)品感受最直觀的地方，影響著用戶對產(chǎn)品的第一印象。人機交互的形式也變得多種多樣，用戶有了更多的選擇，單純的美觀已經(jīng)無法滿足消費者挑剔的眼光。如何讓一款產(chǎn)品的交互操作更加便捷、舒適、愉快，符合消費者的需求和體驗，進而得到更多消費者的青睞，已成為人機交互領(lǐng)域需要思考的重點問題之一[2]。

人工智能產(chǎn)品是具備一定的感知、計算、存儲能力，能夠在物理和信息層面實現(xiàn)與人、其他智能設(shè)備、環(huán)境互動的產(chǎn)品[3]。智能產(chǎn)品頻繁出現(xiàn)在人們的生活中，人和智能產(chǎn)品之間發(fā)生信息傳遞必定依托各種交互行為，這就是人機交互過程。雖然智能產(chǎn)品的形態(tài)、特征、使用領(lǐng)域有很大差別，但其本質(zhì)都是對信息的獲取、處理和反饋，在信息的獲取和反饋過程中都涉及到與用戶的交流。不同的智能產(chǎn)品有不同的使用和體驗風格，不同的數(shù)據(jù)傳輸方式、計算算法、數(shù)據(jù)類型等，需要在研究前期在交互設(shè)計中考慮策劃標準化、統(tǒng)一性問題，避免出現(xiàn)多種類型并行，用戶疲于在不同的交互邏輯中轉(zhuǎn)換的情況出現(xiàn)。

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，人機交互逐漸獨立成一個單獨的學科，由于其發(fā)展歷史和學科特性，人機交互與人機工程學、人類工效學、心理學、社會學、計算機、工業(yè)設(shè)計等學科存在很多交集。交互設(shè)計這個名詞最初主要是在計算機領(lǐng)域使用，隨著智能產(chǎn)品的大量研發(fā)和使用，逐漸有了更廣泛的含義，所以目前對交互設(shè)計有廣義和狹義兩種概念劃分。狹義的交互設(shè)計主要是指人與計算機之間的信息交換過程和方式，即用戶輸入信息給計算機，計算機對輸入信息進行識別、處理，再把處理結(jié)果反饋給用戶。廣義的交互設(shè)計擴展到產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域，涉及的產(chǎn)品包括電子產(chǎn)品、機器人、界面、軟件、計算機等，這些對象可以是物質(zhì)的、非物質(zhì)的或多種方式的組合。本文研究的人工智能產(chǎn)品的人機交互設(shè)計屬于廣義范圍的交互設(shè)計。

1 人機交互技術(shù)在人工智能產(chǎn)品中的發(fā)展和應(yīng)用

人機交互是一門綜合性交叉學科，人機交互技術(shù)的發(fā)展離不開各類學科領(lǐng)域新技術(shù)的研發(fā)和突破。按學科分類而言，計算機科學中，人機交互主要側(cè)重對圖像、視頻、語義的識別，運用各種算法來實現(xiàn)人與智能產(chǎn)品的交互過程，偏向于計算機技術(shù)中系統(tǒng)、軟件、算法等的設(shè)計。工業(yè)設(shè)計科學中，人機交互側(cè)重對產(chǎn)品人機交互方式和交互界面的設(shè)計，通過類觸覺、類視覺、類聽覺、類嗅覺、腦機接口等交互方式，實現(xiàn)人對智能產(chǎn)品的操作和使用。

在人工智能產(chǎn)品的研發(fā)中，人機交互的研究熱點主要集中在對新型交互方式和交互設(shè)備的研究，新技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，以及對弱勢群體的關(guān)注等[4]。在新型交互方式和設(shè)備方面，張毅等[5]提出一種基于腦電α/β波的智能輪椅人機交互方法，Tseng等[6]研究一種關(guān)于頭戴顯示器的物理交互方法和技術(shù)。在新技術(shù)應(yīng)用方面，Chamunorwa等[7]利用AR判斷桌面可利用空間，Li等[8]利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理傳感器數(shù)據(jù)。在關(guān)注弱勢群體方面，許歡[9]設(shè)計了一種基于智能算法的適老化智能家居人機交互系統(tǒng)，王沈策等[10]探索面向老齡用戶的農(nóng)機產(chǎn)品人機交互設(shè)計。綜上，預判近幾年人機交互領(lǐng)域的總體研究趨勢，具體情況見表1。

2 面向人工智能產(chǎn)品的人機交互設(shè)計三維體系構(gòu)架

交互設(shè)計是信息社會的一種主流設(shè)計方向，與其他學科領(lǐng)域有著相互疊加和重合的關(guān)系。從技術(shù)層面而言，交互設(shè)計涉及計算機工程學、語言編程、信息設(shè)備、信息架構(gòu)學等；從實現(xiàn)價值層面，交互設(shè)計涉及人類的行為學、人因?qū)W、心理學等；從設(shè)計層面，交互設(shè)計涉及工業(yè)設(shè)計、界面表現(xiàn)、產(chǎn)品語義、視覺傳達等[11]。3個不同的方面之間也會相互影響，如：計算機技術(shù)的進步會直接影響人機交互的方式，進而改變交互設(shè)計方向，最終產(chǎn)品追求的實現(xiàn)價值不同，也會直接影響設(shè)計風格。技術(shù)、設(shè)計、實現(xiàn)價值這3個方面共同構(gòu)成了交互設(shè)計，但彼此之間又相互影響。為清晰展示3個方面在交互設(shè)計中的內(nèi)容和作用，構(gòu)建了以技術(shù)、設(shè)計、實現(xiàn)價值為3個維度的三維體系架構(gòu)（如圖1所示）。

2.1 價值維度

值維度主要是體現(xiàn)交互設(shè)計的目標，交互設(shè)計的核心是在于滿足用戶需求。交互設(shè)計的目標有兩個，即可用性目標和用戶體驗?zāi)繕?。Hartson等[12]認為可用性包含兩層含義，即有用性和易用性。結(jié)合美國著名心理學家馬斯洛提出的人類需求5層次理論，按照產(chǎn)品設(shè)計思維將5個層次由低到高可歸納為，具有有用性、可靠性的底層設(shè)計，具有易用性、愉悅性的中層設(shè)計，最后是具有意義的頂層設(shè)計。人類需求的3個層級與交互設(shè)計目標的3個層級不謀而合。

（1）有用性。有用性是指產(chǎn)品具有一系列的基本功能，能滿足用戶的正常使用，主要表現(xiàn)為功能實用、性能可靠、安全有效。

（2）易用性。易用性是指交互效率高，產(chǎn)品易被用戶快速學會使用，操作出錯率低，操作方法易被用戶記住，具有一定的性價比，用戶對產(chǎn)品滿意。

（3）用戶體驗。有學者認為交互設(shè)計就是關(guān)于創(chuàng)建新的用戶體驗的問題，這里的用戶體驗是指用戶與產(chǎn)品交互時產(chǎn)生的一種純主觀的心理感受，關(guān)注的是用戶對產(chǎn)品的情感價值、社會價值、共創(chuàng)價值等的整體評價，強調(diào)的是整個交互設(shè)計的總體性和系統(tǒng)性。

2.2 設(shè)計維度

設(shè)計維度從設(shè)計學的角度來闡述交互設(shè)計。目前已經(jīng)形成了比較成熟的交互設(shè)計流程、方法和評價原則，這3個方面直接影響了交互設(shè)計過程和結(jié)果。

（1）交互設(shè)計原則。交互設(shè)計原則是關(guān)于行為、形式與內(nèi)容的普遍適用法則，是眾多經(jīng)驗和實踐的總結(jié)，是基于設(shè)計師經(jīng)驗和價值觀的一組準則，可以讓剛接觸交互設(shè)計的新手用最短的時間了解交互設(shè)計的重點。

（2）交互設(shè)計流程。一般人工智能產(chǎn)品的交互設(shè)計過程主要包括市場調(diào)研與設(shè)計研究、用戶研究與任務(wù)分析、商業(yè)模型與概念設(shè)計、信息架構(gòu)與設(shè)計實現(xiàn)、設(shè)計評估與用戶測試、系統(tǒng)開發(fā)與運營跟蹤。

（3）交互設(shè)計方法。交互設(shè)計從傳統(tǒng)設(shè)計、可用性和工程領(lǐng)域中吸取了很多理論和技術(shù)，但交互設(shè)計不僅僅是這些學科的簡單組合，已經(jīng)形成了自身獨有的方法。很多設(shè)計師結(jié)合自身實踐提出了以人為本的設(shè)計理念、以活動為中心的設(shè)計方法、以目標為導向的設(shè)計方法等。

2.3 技術(shù)維度

（1）界面設(shè)計。交互界面是智能產(chǎn)品交互設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)，人與智能產(chǎn)品之間的交互行為主要是通過交互界面發(fā)生的。所以，生產(chǎn)出來的智能產(chǎn)品能否俘獲消費者芳心的關(guān)鍵在于交互界面設(shè)計。

（2）交互技術(shù)。支撐交互行為和實現(xiàn)產(chǎn)品功能所需的技術(shù)，包括硬件和軟件技術(shù)，主要有：圖像和文字識別、多媒體、信息可視化、網(wǎng)絡(luò)通信、傳感器等。在以人為中心的理念中，人機交互技術(shù)會朝著更加自然、人性化的方向發(fā)展，通過多通道交互、虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實[13]等技術(shù)，使用戶能夠通過多種感覺通道和動作通道，以非精確的方式與產(chǎn)品進行交互，使人們從傳統(tǒng)的交互方式中解脫出來。

（3）設(shè)計工具。交互設(shè)計師使用到的交互工具或編程有很多，多達30多種，這些工具是根據(jù)不同的任務(wù)開發(fā)的，主要用于繪制線框圖、流程圖、設(shè)計原型、演示等，部分工具和編程也被用于開發(fā)軟件、建立網(wǎng)站、編寫App應(yīng)用等。

3 面向人工智能產(chǎn)品的人機交互設(shè)計標準化研究現(xiàn)狀

有不少人認為設(shè)計屬于創(chuàng)新性、個性化的行為，標準化工作屬于規(guī)范化、一致性、限制性行為，兩者之間存在矛盾，因此人機交互設(shè)計標準化工作的重點之一，就是劃清標準化工作范圍，只有恰當?shù)奶幚砗脗€性化與統(tǒng)一化的關(guān)系，才能通過規(guī)范設(shè)計行為為用戶帶來一致的界面樣式、交互邏輯和品牌心智體驗，起到用標準化促進創(chuàng)新活動發(fā)展的作用。

3.1 人機交互設(shè)計標準化必要性和可行性

人工智能產(chǎn)品井噴式出現(xiàn)在人們的日常生活中，人與智能產(chǎn)品的交互方式、交互界面、交互邏輯等多種多樣，越來越多的學者注意到需要對人機交互設(shè)計進行標準化規(guī)劃。對于人工智能產(chǎn)品研發(fā)企業(yè)而言，把設(shè)計規(guī)范制定成標準，給合作企業(yè)、產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)甚至整個行業(yè)使用，可以提高企業(yè)在行業(yè)中的競爭力和話語權(quán)。對于用戶而言，對人機交互過程進行標準化，培養(yǎng)同類產(chǎn)品的使用邏輯和慣性，可以降低用戶使用產(chǎn)品時的學習時長，提高人機交互的效率和滿意度，增強用戶黏度。對于智能產(chǎn)品體系而言，人們越來越追求同一空間或生態(tài)下，智能產(chǎn)品之間的聯(lián)合互通以提供更加高效的使用體驗，因此需要標準化對智能產(chǎn)品體系進行規(guī)范，促進多種智能產(chǎn)品之間的數(shù)據(jù)共享和交流。

（1）在人機交互術(shù)語名詞界定方面

交互設(shè)計是一個交叉學科，該學科與其他學科存在演化、擴展、交叉等諸多繁雜的關(guān)系，導致目前人機交互領(lǐng)域中術(shù)語名詞很多，所指代的范圍會根據(jù)使用語境發(fā)生變化，交流溝通上存在一定障礙，急需制定關(guān)于人機交互術(shù)語方面的標準。例如：不同的公司，對交互設(shè)計師崗位設(shè)置的內(nèi)容不盡相同，在交互設(shè)計相關(guān)的崗位招聘中，專職做交互設(shè)計的約占70%，其余交互設(shè)計崗位需求是設(shè)置在其他崗位中，其中界面設(shè)計開發(fā)和產(chǎn)品經(jīng)理崗位占比最多[14]。

（2）在人機交互風格指南方面

界面風格指南是指一套相關(guān)預設(shè)計元素、圖形的集合，其用途是保證不同部分工作的設(shè)計師或開發(fā)人員之間保持協(xié)調(diào)一致，并最終打造出核心化的體驗。整個交互設(shè)計過程需要多方人員參與，為了保證參與人員不會過多地根據(jù)個人的喜好對工作內(nèi)容進行修改、調(diào)整風格樣式，需要在開發(fā)階段，預先設(shè)定好設(shè)計風格，明確關(guān)鍵的設(shè)計元素，以便讓開發(fā)人員能夠直接或反復使用，提高工作效率[15]。

（3）在人機交互界面手勢和按鍵設(shè)計方面

人們在常規(guī)電子產(chǎn)品的長期使用中，已經(jīng)形成了一定的使用習慣，所以在使用類似產(chǎn)品時，用戶比較傾向于保持原有操作，減少重新學習的時間成本。例如：經(jīng)常使用的移動通信端產(chǎn)品，如：手機、平板電腦、兒童手表等，經(jīng)常使用的截圖、開關(guān)機、放大縮小圖片、拖動軟件等操作，再擴展到現(xiàn)在智能產(chǎn)品的顯示屏操作等，如果能符合用戶的操作習慣，會大大減少用戶的重新學習時間，提高在不同產(chǎn)品之間切換的使用效率，增強用戶對產(chǎn)品的使用黏度和頻次[16]。

3.2 國內(nèi)外相關(guān)標準制定情況

對國內(nèi)關(guān)于人機交互方面的國家標準、行業(yè)標準、地方標準和團體標準進行梳理，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)關(guān)于人機交互方面的標準主要集中在3個方面。（1）人機交互系統(tǒng)，主要集中在語音交互系統(tǒng)和視覺交互系統(tǒng)方面。（2）交互工效學，主要是人機交互和人與系統(tǒng)之間的交互。（3）具體產(chǎn)品的交互設(shè)計，該類標準主要是團體標準。國內(nèi)人機交互標準制定情況見表2。

對國際人機交互相關(guān)標準進行梳理發(fā)現(xiàn)，國際標準主要是ISO/ IEC1信息技術(shù)下設(shè)的SC7軟件和系統(tǒng)工程、SC35用戶界面，制定的ISO 2506X軟件和系統(tǒng)工程系列標準；以及TC159下設(shè)的SC4人機工效學，制定的人機交互人類工效學相關(guān)標準，如：ISO 9241系列標準[17]。

4 人機交互設(shè)計標準化的重要內(nèi)容和方向

通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，智能產(chǎn)品人機交互設(shè)計領(lǐng)域已經(jīng)制定了一些基礎(chǔ)類標準，但主要分布在人類工效、軟件與信息工程、用戶界面等領(lǐng)域，沒有自己特有的標準體系。針對人機交互設(shè)計領(lǐng)域存在的問題，結(jié)合人機交互設(shè)計活動的全生命周期過程，研究提出了人機交互設(shè)計標準化的重點內(nèi)容。人機交互設(shè)計標準化工作擬從術(shù)語、流程方法、原則等方面開展，以下將對各部分進行詳細介紹。

4.1 人機交互設(shè)計術(shù)語

目前行業(yè)內(nèi)對人機交互、人機交互設(shè)計、人機界面等名詞沒有統(tǒng)一明確的解釋，為了便于使用，很多名詞給出了廣義和狹義兩種解釋，在日常交流中經(jīng)常會因定義范圍不清晰產(chǎn)生分歧[18]。此外，由于人機交互與其他多種學科存在交叉關(guān)系，人機交互領(lǐng)域的術(shù)語很多是源于其他學科，但隨著人機交互技術(shù)的發(fā)展，很多術(shù)語的定義已經(jīng)不能很好地概括新興的技術(shù)和產(chǎn)品。隨著人工智能產(chǎn)品的多樣化發(fā)展，涌現(xiàn)出了大量的新技術(shù)、新產(chǎn)品，需要對新名詞予以明確的定義，進行規(guī)范化，推動行業(yè)的健康有序發(fā)展。

4.2 人機交互設(shè)計流程和方法

交互設(shè)計是一個多學科交叉的領(lǐng)域，在具體的實踐操作中，既需要從商業(yè)、市場、用戶的角度引導設(shè)計，也需要從架構(gòu)、邏輯、技術(shù)上支持設(shè)計與發(fā)開，還需要從設(shè)計、信息整合與呈現(xiàn)、體驗測試、視覺的角度去表達設(shè)計。雖然交互設(shè)計只是人工智能產(chǎn)品整體設(shè)計中的一部分，但是要考慮很多因素和環(huán)節(jié)，有必要對人工智能產(chǎn)品交互設(shè)計的流程和方法開展標準化工作，制定相關(guān)標準，固化設(shè)計過程中需要的必要流程和方法，提高設(shè)計效率，減少無效設(shè)計[19]。

4.3 人機交互設(shè)計原則

人機交互涉及的范圍很廣，無論何種用途的人機交互設(shè)計，在設(shè)計過程中都應(yīng)遵循一些基本要求，以確保設(shè)計出來的產(chǎn)品在滿足用戶基本需求的同時，帶來愉悅的用戶體驗。

（1）一致性。人機交互設(shè)計的一致性主要體現(xiàn)在兩個方面：一方面是指同一顯示界面應(yīng)有一致的風格，如：信息顯示的布局位置、邏輯規(guī)則、菜單結(jié)構(gòu)、色彩選擇等呈現(xiàn)一致性，避免用戶在理解上產(chǎn)生歧義或風格差異過大引起不適。另一方面是指同類產(chǎn)品顯示的一致性，不同的界面元素有一套相應(yīng)的標準格式，通過規(guī)范設(shè)計能夠降低用戶在同類產(chǎn)品中的學習成本。

（2）易用性。菜單、導航、按鈕、提示信息等需要具有易懂、易操作性，保證用戶在不借助第三方解釋和說明的情況下就可以對界面功能形成大致認識。此外，還應(yīng)盡可能地減少操作步驟，降低認知負荷，使得用戶能夠?qū)Ｗ⒂趯嶋H的任務(wù)而非被過多的信息所淹沒，減少用戶的記憶負擔。

（3）指導性。設(shè)計時應(yīng)考慮用戶在交互過程中可能遇到的各種問題，并提供充分的導引、提示信息，以便對用戶進行指導，還應(yīng)設(shè)置用戶改錯機制和隨機退出機制。

（4）容錯性。在實際的使用中，要防止因操作失誤給用戶和產(chǎn)品帶來損失，使得系統(tǒng)在因用戶操作不當、環(huán)境狀況紊亂等情況下導致的錯誤中，仍能呈現(xiàn)出穩(wěn)定的交互環(huán)境[20]。

5 結(jié) 語

隨著新興交互技術(shù)的發(fā)展、界面范式的豐富、交互工具的增多，不斷對人機交互設(shè)計提出更高的挑戰(zhàn)和要求，在形式多變、競爭激烈的市場環(huán)境下，行業(yè)如何健康有序發(fā)展、科研院所如何能使研究成果快速占有市場、企業(yè)如何在產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈中占據(jù)有利位置、消費者如何獲得滿意的用戶體驗等，都可以通過標準化手段找到答案。在綜合梳理國內(nèi)外標準制定情況的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)制定人機交互標準的標準化組織主要集中在全國信息技術(shù)標準化技術(shù)委員會、全國人類工效學標準化技術(shù)委員會兩個標準化組織，人機交互沒有專業(yè)的標準化組織，這與人機交互專業(yè)的跨學科、跨領(lǐng)域特性相關(guān)。通過廣泛調(diào)研，發(fā)現(xiàn)智能產(chǎn)品人機交互設(shè)計中有大量的標準化需求，在術(shù)語定義、流程方法、設(shè)計原則等方面急需制定相關(guān)標準。本文提出的人機交互設(shè)計領(lǐng)域標準化工作重點內(nèi)容，為后期標準制定和行業(yè)發(fā)展提供參考。

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