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摘要：隨著“智能”一詞在生活中被廣泛普及，智能化的大趨勢也在悄然改變著工業(yè)設(shè)計的方向，融合智能制造技術(shù)的人因工學(xué)的方法，在助力工業(yè)設(shè)計與設(shè)計評價中也越發(fā)成熟。在多學(xué)科交叉融合的背景下，工業(yè)設(shè)計在當(dāng)前的信息化時代也要突破瓶頸，尋求創(chuàng)新。因而，以獲取人因數(shù)據(jù)為目的的人因工學(xué)，與當(dāng)下智能化技術(shù)結(jié)合打造出的智能信息終端服務(wù)型學(xué)問的“智能人因工學(xué)”，將是未來工業(yè)設(shè)計的新方法之一。

關(guān)鍵詞：智能化、人因工學(xué)、工業(yè)設(shè)計、人與智能體交互

一、“智能”與設(shè)計

如今，人們對于智能產(chǎn)品可以說是喜聞樂見，我們的生活也被云端產(chǎn)業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以及大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)這些漸漸普及開來的智能化系統(tǒng)改變著。而在當(dāng)下，以3D打印為代表的數(shù)字化智能制造技術(shù)指導(dǎo)并實現(xiàn)產(chǎn)品的開發(fā)升級，也早已普遍應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域。3D打印又稱“增材制造”技術(shù)，它是利用計算機三維軟件建造三維模型，通過數(shù)控成型系統(tǒng)將設(shè)計好的模型以逐層堆積的方式使其快速加工成型，從而制造出成品。3D打印技術(shù)的推廣，對于傳統(tǒng)的產(chǎn)品開模鑄造方式無異于是一場“革命”，其生產(chǎn)周期短、制造成本低廉、方便快捷的特點在設(shè)計產(chǎn)業(yè)內(nèi)部得到了一致的好評：匈牙利的設(shè)計師奧勒•蓋勒特（OlléGellért）通過3D打印技術(shù)設(shè)計出了模塊化家具連接件“Printtobuild”（圖1）[1]，Gellért希望通過“從打印到建造”的理念，通過這些3D打印成型的連接件，使用戶將這些家具連接件當(dāng)做積木一樣，享受拼接的樂趣。3D打印技術(shù)的普及，也是當(dāng)今智能化制造技術(shù)與普及應(yīng)用于多個行業(yè)的一個縮影，這其中也涵蓋工業(yè)設(shè)計。通常，受教育經(jīng)歷的影響，產(chǎn)品設(shè)計師多數(shù)是文科出身，缺乏理工科思維中對當(dāng)下尖端科學(xué)技術(shù)以及智能化環(huán)境的敏銳性，這也使設(shè)計師對智能化制造有關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)趨之若鶩。以往的多次實踐無疑證明，諸如增材制造、激光切割等數(shù)字技術(shù)為設(shè)計師在產(chǎn)品設(shè)計與智能制造技術(shù)上搭建了溝通的“橋梁”。然而，設(shè)計也需要在務(wù)實的基礎(chǔ)上追求創(chuàng)新，步入工業(yè)4.0時代，設(shè)計不能僅停留在利用智能制造技術(shù)將產(chǎn)品生產(chǎn)成型的階段，而將智能化技術(shù)與人因工學(xué)相結(jié)合，完成產(chǎn)品終端系統(tǒng)打造的方法，無異于為工業(yè)設(shè)計提供了新的思路。同時，為“全智能”時代的智能設(shè)計、智能產(chǎn)品、智能制造等智能生態(tài)鏈的構(gòu)建提供了不可或缺的一環(huán)。

二、人因工學(xué)與工業(yè)設(shè)計

結(jié)合工業(yè)設(shè)計的發(fā)展歷程，設(shè)計最終側(cè)重于功能還是形式千百年來眾說紛紜，以威廉•莫里斯為代表的守舊派將藝術(shù)視為無上至寶，對一切的機器大批量生產(chǎn)方式表示鄙夷和排斥。在后期，格羅皮烏斯強調(diào)藝術(shù)與科技的辯證作用，不再將二者抽離看待。他富有前瞻性地看到新一輪產(chǎn)業(yè)革命為設(shè)計帶來的活力，并倡導(dǎo)設(shè)計藝術(shù)與工業(yè)技術(shù)相結(jié)合。功能與形式的統(tǒng)一是設(shè)計的初衷，通過智能制造技術(shù)使產(chǎn)品得以實現(xiàn)相對應(yīng)的功能，而藝術(shù)實踐恰好造就了其形式的塑造。互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)與發(fā)展，也使工業(yè)設(shè)計的理論和方法有了長足的拓展與革新。從產(chǎn)品制造的角度分析，工業(yè)設(shè)計的研究重點由最早對產(chǎn)品外觀造型的美化與包裝，逐漸過渡到對整個產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)的打造。回想第一次產(chǎn)業(yè)革命對工業(yè)技術(shù)的過高崇拜，漸漸落實到人與機器、環(huán)境之間和諧共同體的人機系統(tǒng)智能設(shè)計，結(jié)合當(dāng)下智能創(chuàng)新設(shè)計理念，越來越多的設(shè)計師選擇站在人本的立場考慮智能視角下的人機交互為設(shè)計帶來的福祉。作為一門年輕的學(xué)科，人因工學(xué)在近半個世紀中得到快速發(fā)展，且理念體系日趨完善。人因工學(xué)又稱人機工程學(xué)，在日本通常譯為“人間工學(xué)”，英文通常譯為“Ergonomics”。該詞細品之下另有情趣，它取自于兩個希臘單詞，其中“Ergo”作為前綴，指代工作與負荷；“nomics”可以理解為“規(guī)律”。從英文示意不難看出，人因工學(xué)研究的重點，是置身社會工作環(huán)境下的人。國際人機學(xué)協(xié)會（InternationalErgonomicsAssociation,IEA）對人機工學(xué)的定義如下：指人在某種環(huán)境中的解剖學(xué)、生理學(xué)和心理學(xué)等方面的各種因素；人與機器及環(huán)境的相互作用；人在工作、家庭生活中和休息是怎樣統(tǒng)一考慮工作效率、安全健康以及舒適性等問題。與此相類比，工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域隨著人類科學(xué)的進步和世界經(jīng)濟的高速發(fā)展，也經(jīng)歷了數(shù)次概念認知革新，其理論與設(shè)計方法也有了長足的進步。從最初滿足生存繁衍適應(yīng)自然的制造認知層面，逐步進化到滿足心理需求、管理與策略設(shè)計的服務(wù)認知層面，再到互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新需求中的發(fā)展認知層面，最終定會過渡到為滿足環(huán)境需求而進行的可持續(xù)設(shè)計共生認知層面。而人因工學(xué)作為產(chǎn)品設(shè)計的支撐點，其研究不僅關(guān)乎人的行為與心理特性，目前更是將人機工學(xué)應(yīng)用到工業(yè)設(shè)計產(chǎn)品評價中。其中更多的是采用心理學(xué)和生理學(xué)的計量檢測方法，典型的技術(shù)手段有虛擬現(xiàn)實場景實驗（圖2），以及事件相關(guān)電位（Event-relatedpotencials,ERPs）實驗（圖3）等。國內(nèi)已有學(xué)者運用事件關(guān)聯(lián)電位實驗的手段，研究智能手機引發(fā)的用戶審美體驗及其背后的神經(jīng)機制。實驗測得N100與N200成分為產(chǎn)品審美體驗提供了電生理學(xué)依據(jù)。在日本，有學(xué)者以背景腦波作為評價指標(biāo)，研究白晝間單波長光曝露對人生理反應(yīng)的影響，并推廣應(yīng)用到汽車儀表盤的設(shè)計中。實驗通過對被試腦波等一些生理指標(biāo)的測量，發(fā)現(xiàn)460納米波長的LED單色光對覺醒度有較高的維持作用。

三、工業(yè)設(shè)計中的智能人因

作為工業(yè)設(shè)計發(fā)展的一個重要方向與方法論，智能時代下的人因工學(xué)將從人的能力與行為特點出發(fā)，著眼于設(shè)計中“人”的要素。在效率至上的大環(huán)境中，我們也需要正確理解智能的相關(guān)概念。這些相關(guān)的概念大抵分為三類，即自動化、智能化與人工智能。在當(dāng)下智能化產(chǎn)品設(shè)計的風(fēng)潮中，如何將智能化在設(shè)計中正確地引導(dǎo)智能技術(shù)，使其更具有人性化，成為當(dāng)下智能化與人因工學(xué)結(jié)合的思考點。筆者認為，未來在智能視域下的人因工學(xué)應(yīng)用與工業(yè)設(shè)計結(jié)合，有兩個方面值得進一步探索：

1.人因工學(xué)的智能云端產(chǎn)品設(shè)計生產(chǎn)系統(tǒng)從智能手機到智能可穿戴設(shè)備，再到智能家居，各色智能產(chǎn)品為我們的生活帶來了諸多便利。智能化產(chǎn)品的暢銷與普及使得產(chǎn)品制造商往往會更多地考慮銷量，而忽視了產(chǎn)品后端的智能物聯(lián)系統(tǒng)。從人因工學(xué)的視角觀察，并不能因為產(chǎn)品通過銷售到用戶手中使用，從而判定該產(chǎn)品生產(chǎn)過程乃至生產(chǎn)鏈的終結(jié)。事實上，智能產(chǎn)品在與人交互的過程中，會產(chǎn)生許多值得后端深度挖掘的生理人因數(shù)據(jù)。以智能鞋墊為例，早期智能鞋墊設(shè)計通常以人體足部運動力學(xué)以及壓電效應(yīng)原理為理論依據(jù)，設(shè)計出完整的足底壓力分布監(jiān)測系統(tǒng)。（圖4）并將該系統(tǒng)應(yīng)用到不同人群、不同運動姿態(tài)下的足底壓力信號進行采集，通過穿戴壓力測試鞋墊，揭示不同運動狀態(tài)下足底力學(xué)特點，從而對不同樣本的足底壓力分布差異進行簡單分析。而在2017年，樹屋公司針對當(dāng)下人們對健康重視程度不斷提高的現(xiàn)狀，推出了Marco-X智能鞋墊。該款產(chǎn)品從人因舒適度的角度出發(fā)，結(jié)合了當(dāng)下較為熱門的智能化技術(shù)，在以往傳統(tǒng)智能鞋墊采集提取人因數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)功能上，Marco-X將用戶步態(tài)數(shù)據(jù)的提取與甄別作為重點，以步態(tài)數(shù)據(jù)管理為軸心，通過手機App對數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控傳輸與大數(shù)據(jù)分析，一方面可以通過實時檢測到的數(shù)據(jù)，對人身體其他部位有可能出現(xiàn)的問題做出及時反饋；另一方面，數(shù)據(jù)通過收集整理反饋給鞋墊制造商，可使其不斷調(diào)試與改進之后的鞋墊設(shè)計。如果說早期智能鞋墊是從設(shè)計的角度，以生產(chǎn)銷售作為核心，數(shù)據(jù)提取僅是這一核心價值下的衍生品，那么新一代智能鞋墊的出現(xiàn)，則從具有社會屬性的人的角度，將鞋墊制造與人因數(shù)據(jù)置于同一系統(tǒng)下，結(jié)合當(dāng)下的人工智能與大數(shù)據(jù)分析，打造一個開放的智能設(shè)計制造生產(chǎn)鏈。這也從側(cè)面印證了當(dāng)下以人因主導(dǎo)的工業(yè)設(shè)計方法的先進性。對于設(shè)計者而言，獲取人因數(shù)據(jù)后對其進行深入挖掘，并反復(fù)利用，從而打造以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的產(chǎn)品云平臺，或許能拓寬自己的設(shè)計思路。

2.讓智能不再“冰冷”——人與智能體交互人機工學(xué)中的“機”，并不是簡單地泛指所有的機器，而是作為設(shè)計服務(wù)主要對象的人類所使用的器具。伴隨著智能化的推進與產(chǎn)品的更迭，我們在使用智能產(chǎn)品的同時，往往會忽略產(chǎn)品本身的情感意義。從機器的視角而言，隨著自身智能性提高，機器對人的了解越深，人機關(guān)系變化發(fā)展也將逐漸呈現(xiàn)多元化趨勢。在不久的將來，機器也將不斷被投注以人的情感，甚至是心理需求。因而，人與智能體交互（Human-AgentInteraction,HAI）的概念便呼之欲出了。早期的智能體研究集中在信息提示領(lǐng)域，從對話系統(tǒng)中的聲音合成，到微表情識別研究，都是通過在系統(tǒng)中加入提示性的工作來促進交互。而諸如蘋果公司設(shè)計的Siri等一系列溝通智能體，旨在通過模仿人的方式體現(xiàn)智能性，從而提高人機交互效率。人與智能體交互是近些年在日本提出的新的研究領(lǐng)域，該領(lǐng)域主要以人與智能體之間的交互（相互作用）為研究對象。在人與智能體交互的研究過程中，不僅是像機器人技術(shù)或者圖像生成技術(shù)那樣，單一地觀察人的交互物的動作與行為，而是更多地將重點放在人在感知智能體自身所蘊含的智能性的認知過程，進而對人機系統(tǒng)交互進行綜合設(shè)計。我們可以列舉出很多人與智能體交互應(yīng)用的代表性事例，例如日本石黑工作室與大阪大學(xué)于2010年合作研發(fā)的遠端臨場人形機器人TelenoidR1[2]（圖5），其設(shè)計意圖是讓老齡用戶感覺他們正在與遠方的熟人溝通，讓社會中那些子女無暇去陪伴的“空巢老人”有個伴兒，并能真實地感受到人的情感，以此減緩老齡群體的社會壓力與無助感。作為智能體的先驅(qū)代表，Telenoid包含9個執(zhí)行器，允許其擁有9個自由度。它的每只眼睛可以彼此獨立地水平移動，但是自身的垂直運動是同步的。嘴巴能夠打開和關(guān)閉模仿說話。頸部的3個執(zhí)行器為頸部提供偏航、俯仰和滾轉(zhuǎn)。最后兩個執(zhí)行器用于手臂運動，以收到模仿人的表情和面部動作的效果。該款產(chǎn)品最大的特點是通過呼吸和眨眼這樣的微表情，向使用者傳達自身是“有生命的智能體”的理念，給智能又增加了些許溫暖。此外，東芝公司在2015年開發(fā)出一款人形機器人“JunkoChihira”。（圖6）[3]作為日本“機器人革命”計劃的代表產(chǎn)品。“JunkoChihira”通過語音合成技術(shù)使其掌握中、英、日三國語言，旨在進行各地旅游信息的推廣活動，目前該款機器人已掌握語音識別功能。東芝公司期望通過更多的細節(jié)完善，讓其在2020年東京奧運會和殘奧會上為更多游客提供服務(wù)。毫無疑問，智能化產(chǎn)品既是當(dāng)下時代的產(chǎn)物，同時推動著當(dāng)代科技不斷推進創(chuàng)新。然而生活節(jié)奏的加快，使用戶與智能產(chǎn)品的交互過程看上去多了幾分冷漠。智能體的出現(xiàn)，旨在使當(dāng)下智能交互產(chǎn)品變得不再冰冷，讓其產(chǎn)生“溫度”。如何使智能體準(zhǔn)確地將信息傳達給具有“社會性的人”，則需要借助設(shè)計的力量。人與智能體交互領(lǐng)域的研究，也為當(dāng)下的人工智能，尤其與語音通信類應(yīng)用帶來了新的研究視角。所以，人與智能體交互研究與人工智能的正向發(fā)展有著最直接的關(guān)系。與此同時，人因工學(xué)旨在探索人與產(chǎn)品交互時的認知心理，以及人機系統(tǒng)的綜合關(guān)系，甚至通過人體檢測傳感技術(shù)解析人體疲勞、精神壓力，以及生理恒常性在使用產(chǎn)品和所處環(huán)境狀態(tài)下的變化，最終為智能產(chǎn)品提供參數(shù)支持。這無疑為研究人與智能體交互提供了新的指導(dǎo)性方法論，即用人因工學(xué)的方法探索人在感知智能體設(shè)計中的“智能性”問題和實現(xiàn)方案。

結(jié)語

相對于極高精密度的自動化機器與設(shè)備而言，具備社會性的人仍是完成高難復(fù)雜任務(wù)的決定因素。可以洞見，未來的工業(yè)設(shè)計既需要以人因工學(xué)為主導(dǎo)的科研基礎(chǔ)研究作為支撐，同時隨著智能化設(shè)計場景的搭建與智能制造技術(shù)的不斷革新，越來越多搭載人因數(shù)據(jù)的智能云端產(chǎn)品系統(tǒng)也會逐漸地運用到產(chǎn)業(yè)中去。不可否認，在“智能化”一詞已經(jīng)泛化的今天，我們既不能對智能產(chǎn)品與人因中的倫理風(fēng)險視而不見，也不能漠視人因數(shù)據(jù)的提取和解析技術(shù)在智能化產(chǎn)品和智能設(shè)計中的重要作用。筆者認為，無論是工業(yè)設(shè)計，還是人工智能，其最終目的都是為了全人類謀福祉，提升人們生活的舒適度與生活質(zhì)量。未來智能時代引領(lǐng)的工業(yè)設(shè)計，其研究重點也是基于神經(jīng)心理學(xué)對人類認知情感與其背后的心理負荷的測定，通過設(shè)計的手段使智能體和人們生活行為、環(huán)境更加自然地融合，讓人們與智能體之間建立更多的信任而不是排斥，這樣有目的的交互就會更加自然而真切。隨著人工智能的發(fā)展，全新的工業(yè)設(shè)計將會重構(gòu)人們身邊的工具，引發(fā)生產(chǎn)模式的改變，以及生產(chǎn)力的提升。將眼動、腦電與表面肌電等生理測析方法引入人因工程研究中，通過基礎(chǔ)研究引領(lǐng)工業(yè)設(shè)計，不斷創(chuàng)新迭代研究方法。如果說，工業(yè)設(shè)計賦予了產(chǎn)品形式上的美感與美學(xué)的完整性，那么人工智能則給產(chǎn)品增添更多的智能性與想象力，兩者互為依賴。因而，將人因工程視作智能時代工業(yè)設(shè)計的思考重點，并致力于從人因體驗角度，研發(fā)謀求人類福祉的新技術(shù)與工具，以及更多智能與安全兼顧，“智商”與“情商”兼具的產(chǎn)品，也是未來工業(yè)設(shè)計發(fā)展的重要趨勢。