基于社交網絡分析法的CPS交互事件模型

周慊+甘為

摘要：本文基于社交網絡分析法建構了一種基于位置、關系、事件場景融合的CPS交互事件模型，該模型把用戶感知與情境信息結合，形成相互嵌套的交互事件，實現了場景對用戶感知和情境信息的理解。

關鍵詞：信息物理融合系統；位置-關系-事件；交互事件；基于現實的人機交互

中圖分類號：O157.5 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）06-0066-02

信息物理系統（Cyber-Physical Systems， CPS）是指融合了計算過程和物理能力，通過多種方式與人類進行互動的新一代系統。CPS的人機交互一方面強調信息物理空間的實時感知、動態控制和相應的信息服務，另一方面強調信息空間中自然的人機交互方式。本文的研究問題探求在不同場景下信息感知、事件發現、互動單元連續線索的邏輯關系下，提出了位置、事件、關系的多層次場景融合的交互模型。

1 基于社交網絡分析法的CPS多層次對偶

CPS中以用戶為中心的應用和服務主要通過移動設備的情境感知來體現，從本質上來看，用戶在物理空間中的各種交往活動是一個具有時間-空間特性的動態事件。社交網絡由一系列的節點（Nodes）通過不同類型的關系（Ties）連接在一起的，社交網絡內的行為是理解人們在社會群體內創造的社交聯系的關鍵。由于在社交網絡中，節點和連接的關系并不是一對一的，每個節點都有特定關系交集。信息空間中數據和信息的結構化索引可以通過連接節點來界定，Laurnann根據界定社交網絡節點和連接的邊緣的類型確定了三種組織結構[1]：

（1）位置場景—基于特定空間區域、共享地理信息聚合的交互類型?？赏ㄟ^移動和可穿戴設備感知人的物理位置和移動軌跡，形成社會和環境反饋。（2）關系場景—基于人際關系、情感紐帶連接的交互類型。依靠用戶輸入的信息內容、聯系的頻率、時間長度單向或雙向的信息來推測他們之間的關系。（3）事件場景—是在該場景下具體發生的事情，基于具有共同關注的人和協作的事或興趣愛好關聯的交互類型。

2 CPS中人-機-物的交互事件

在人機交互領域中提出了基于現實的人機交互（Reality-based Interaction，RBI）[2]，如圖1所示。

RBI交互強調用戶現有的感知表示系統、被賦予語義及其顯著性、建立起的因果關系。RBI分為四個主題：基本物理層面、身體感知及對應的技能、環境感知及對應的技能、社會感知及對應的技能。這四個主題揭示出在不同交互事件中對動作代碼、物體施為、運動效果之間自然規律，對CPS中信息反映出的基本認知能力、開發社交技能、人機交互的設計方法都起到重要的引導作用。

一個時間軸上的CPS交互事件會包含多元主體、多種交互通道傳達、構建不同的交互協議規約、交互界面展示任務對象的事體集、行為集的演進。結合上文在CPS中用戶位置、關系、事件（具體的）的場景來判斷事件的語義和意義，CPS的人機交互設計框架可以用下面的形式描述，如圖2所示。

用戶場景融合用U表示，n為用戶屬性數量，其形式描述為U={u1，u2，u3……un}，屬性實例u={location，relationship，event}。場景用C表示，其形式描述為C={Cu1，Cu2……Cun}。用戶場景融合主要針對物理空間向信息空間提供事件的環境信息，目的是按照用戶的意圖和用戶所處的計算環境，對物理空間中數據和信息結構化建立相關的索引，包括社會情境下的主題和規則、媒介情境下的工具和功能、任務情境的下目標和意義等，實現對位置、關系、事件場景的感知和理解。

交互可供用I表示，m為可供狀態數量。其中每一個行為集由若干可供性支撐，形式描述為I={Ia1，Ia2……Iam}，屬性實例a={physics，body，environment，social}。交互可供域用D表示，其形式描述為D={Da1，Da2……Dam}。交互可供根據用戶場景的界定，從而更好的溝通設計意圖與用戶認知解釋，進而在利用交互可供進行人機交互設計時，提高多層次的信息進行索引，即基于物理特征、動作對象等自然行為高層交互可供語義。

交互空間用P表示，j為交互空間數量。每一個交互空間下包含任務對象，交互協議，交互界面的子集，其形式描述為P={Po1，Po2……Poj}，屬性實例o={task，protocol， interface}。在情境感知下形成不同的服務調用模式用S表示，其形式描述為S={So1，So2……Soj}。交互空間主要針對物理空間向信息空間建立對應的關系，形成感官刺激上或行為干預上可操作的物理屬性，減輕用戶的認知負擔。

3 結語

為了進一步探索CPS下人機交互設計中人-機-物的關系問題，本文基于社交網絡分析法，提出基于位置-事件-關系的CPS下場景融合交互事件模型法，構建了CPS系統多層次的信息物理對偶模型，探討了CPS中接口層級下交互可供性視角下的人與物體間線索的構建。

參考文獻

[1]Carlos Andre，Reis Pinheiro，漆晨曦，等譯.社交網絡分析及案例詳解[M].北京：人民郵電出版社，2013：4-6.

[2]Jacob R J K， Girouard A， Hirshfield L M， et al. Reality-based interaction[C]// Proceeding of the Twenty-Sixth CHI Conference.2008：201.

Abstract：This article is based on social network analysis method to construct a kind of scenario fusion CPS interaction model based on location， relationship， events. This model combined user perception and situational information to nested interactive events. This model achieved the following functions： scene perception and the understanding of the context information to users.

Key Words：CPS；location-relationship-event；event model；RBIendprint