城市獨居老人Al智能音箱交互設計

魏晉

摘要：了解獨居老人對AI音箱交互設計的針對性需求，為獨居老人今后的生活帶來便利。為未來人工智能音箱的老年適用人群的針對性開發提供可行性參考。闡述了獨居老人的概念和意義，對獨居老人的一般衰老特征進行了需求分析，分析小米小愛觸屏音箱超級通話版現有交互特性，對比得出結果。現有交互設計無法滿足城市獨居老人的生活需要。針對現有不足提出實質性建議，為人工智能音箱未來發展提供了改進方向。

關鍵詞：獨居老人 人工智能 交互設計 智能家居設計 小米音箱

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2021）02-0106-03

引言

隨著中國人口老齡化進程的加快，全球老齡人口已經突破6億，中國60歲以上的高齡人口已達1.34億。第二次全國殘疾人抽樣調查數據顯示，全國單純聽力殘疾人有2004萬，這2004萬人中，約有75%是老年人。加之1978年至2015年獨生子女政策的實行，導致獨居老人數量增加，扶養人力不足，社會性問題逐年加重。與此同時，人工智能技術快速發展，人工智能設施的普及，物聯網和人工智能音箱的結合，在一定程度上能夠填補這種人力空白。老年人的生活方式也應隨之變得便捷舒適，在獨居老人人口不斷增加的未來，獨居老人作為AI智能設備的潛在客戶，如圖1，有著巨大的市場潛力。但市場現存Al智能居家設計和智能音箱的主要目標人群是有一定經濟基礎、樂意接受新鮮事物、善于使用便捷設備的年輕人，智能新音箱在交互設計過程中過于側重青年人的使用，無法幫助解決一些社會老齡化所帶來的棘手問題。重點分析了目前中國城市獨居老人的衰老特征、需求屬性，對比小米Al智能音箱的交互設計和現有功能，從而發現現有交互設計的缺失和不足，根據獨居老人的交互需求分類，對未來Al音箱功能性設計進行補充和展望。

文章以中國60歲以上，無配偶陪伴，能夠獨立生活，有一定經濟基礎的中國城市獨居老人為研究主要對象。他們大多行動遲緩，對新事物接受能力較慢，休閑時間充裕，孤獨感強，缺乏陪伴。奧維云網（AVC）的數據顯示，2019年1月至4月，小愛音箱累計銷量以及2019年3月、4月單月銷量均為中國市場第一，在中國智能音箱市場中占據重要份額，所以選定小米2019年最新產品小米小愛觸屏音箱超級通話版為案例，將老年人的交互性需求與小愛觸屏音箱現有交互設計特征進行比較，通過網絡調查和現有文獻整合得出結論。

一、城市獨居老人和人工智能居家設計

（一）城市獨居老人面臨的問題和解決方法。城市獨居老人泛指60歲以上，無伴偶陪伴獨自居住的老年人。孤獨是獨居老人面臨的嚴重問題，老年人往往不愿意結交新朋友，行動不便、聽力喪失和其他身體限制導致他們與他人交流不便。

解決這些問題并非易事，但好消息是，研究人員、消費者和倡導團體正日益關注這一問題，并認真思考解決辦法。邁阿密大學米勒醫學院衰老研究中心的薩拉.查加（SaraCzaja）通過實驗總結了科技的三個重要作用：（1）感應和監測。設備可以跟蹤老年人的身體變化和社會活動，以確定其是否變得更加孤立。例如，老人是少打電話，還是少發電子郵件，還是很少出門，這些信息可能是有價值的;（2）幫助其建立緊密的社會關系。電子郵件、微信和社交媒體可以幫助老年人與親友交流。查加報告說，只有三分之一的65歲及以上的人使用互聯網，盡管這一比例正在上升;（3）獲取信息。查加對一個名為PRISM的項目進行了評估，該項目將通過電子信息技術（如NIH高級健康、日歷、電子郵件訪問、游戲等）對外溝通的老人，與使用非電子形式的相同信息（如紙質日歷和活頁夾中的健康信息）進行了比較。結果是，使用電子工具的人6個月后有更好的社會感。這說明電子工具對獨居老人的生活及精神幫助意義重大。

（二）人工智能的概念。人工智能（AI），是約翰·麥卡錫1956年在達特茅斯會議上最初提出的概念，意為“制造智能機械的工程及科學”，指數字計算機或由計算機控制的機器人執行通常與智能生物相關的任務的能力。這個術語經常用于開發具有人類特征的智力過程的系統項目，例如推理、發現意義、概括或從過去經驗中學習的能力。自從20世紀40年代數字計算機的發展以來，人們已經證明計算機可以通過編程來執行非常復雜的任務，例如，發現數學定理的證明或者熟練地下國際象棋。然而，盡管計算機處理速度和存儲容量不斷進步，但目前還沒有程序能在更廣泛的領域或需要大量日常知識的任務中匹敵人類的靈活性。另一方面，一些程序在執行某些特定任務時已經達到了人類專家和專業人員的性能水平，因此，這種有限意義上的人工智能在各種應用中被發現，如醫療診斷、計算機搜索引擎和語音或筆跡識別。

（三）智能居家設計的現有功能和發展。大數據、機器學習和云平臺使從數百萬臺聯網設備收集的數據能夠用于提供預測分析，然后輸入這些智能設備。這使得這些設備獲得了一個新的智能水平，幫助人類在世界任何地方更好地管理日常任務。智能家用電器現在能夠對各種各樣的事情做出智能和相關的建議一包括內容、購物清單、參加的活動、食譜、預訂的酒店、要洗的衣服、要穿的衣服等。2019年智能家居大會指出，人工智能連接的家電將持續增長，中國對話式AI市場規模也將逐年上升，如圖2。

二、獨居老人群體特征及需求分析

（一）獨居老人衰老特征分類分析。隨著年齡的增加，大部分老人的身體機能和精神狀態出現了一些問題，根據老年人的衰老特征，將主要問題分為視聽方面、行為方面和精神方面三個方面：（1）視聽方面，獨居老人往往伴隨著不同程度的視力下降，聽力受損，語速變慢，敏感度降低;（2）行為方面，老人隨著年齡增大，行為受限，行動遲緩，體力不支，感知能力受損，認知能力降低;（3）從而進一步引發精神方面的焦慮，依賴性變強，易產生誤會，猜疑心變重，產生內向和被動性格，逃避社會，交往行為減少，嚴重的還會導致抑郁癥，自閉癥等多種精神障礙疾病。

（二）獨居老人的需求分析。獨居老人的衰老特征不同會引發不同的需求。

1.患有視覺障礙的獨居老人。（1）需要Al智能音箱輔助完成社會娛樂信息的接收，幫助老人讀書看報;（2）完成基礎工具、設備的使用，查看商品說明書等。

2.患有聽覺障礙的獨居老人。除了需要社會娛樂信息的接收，還要及時處理家中電器的警報，輔助完成敲門聲和電話的接聽，讓老人能夠與外界溝通交流。

3.具有行為能力障礙的老人。（1）需要智能設備替代手持按鍵操作，調節窗簾、空調、電視等設施的開關;（2）輔助掃地機器人、電飯煲等完成家務勞動，解決外賣跑腿等事宜。

4.具有認知能力障礙的老人。（1）在進行快捷支付，網絡購物時需要適量的安全提醒;（2）幫助完成提前打車，醫院排隊掛號等項目。

5.部分老人具高精神需求，有較高交互欲望，或拒絕主動交流，性格內向孤僻。（1）需要智能音箱主動互動，噓寒問暖，解答疑問，開導咨詢，贊美肯定;（2）加強聊天對話頻率，主動開啟社交功能、語音通話，及時播報新聞和日常提醒。

三、小米音箱交互設計案例分析

小米公司是中國智能家居領域的先行者，小愛同學是由小米公司為打造智能生態發布的AI智能音箱，小米小愛同學自2017年7月推出，已經成為小米生態鏈智能家居產品的絕對核心，目前為止已經發布了小愛同學、小愛同學mini、小愛同學HD等多個版本。2019年2月20日小米公司在小米9的發布會上發布了onemorething的小米小愛同學觸屏音箱，并在2月28號開啟了公測。目前小愛觸屏音箱分為兩個版本，一是小愛觸屏音箱標準版，售價299元;另一個是小愛觸屏音箱超級通話版如圖3，售價499元。屬于目前小愛同學系列較新較高級的版本。

（一）獨居老人消費人群和小米音箱現有交互設計分析。

截至目前為止：（1）針對具有視覺障礙的獨居老人小愛觸屏音箱超級通話版能夠發布語音指令，通過語音對指定號碼撥打家庭電話或給手機APP撥打語音通話，直接顯示并播放接收到的語音訊息;（2）針對具有聽覺障礙的獨居老人，小愛觸屏音箱超級通話版配備可視化屏幕、視化鬧鐘，支持觸控，簡單三按鍵，播放MV、愛奇藝視頻，查看家庭相冊、天氣預報和日歷;（3）針對具有行為能力障礙的老人，如果獨居老人行動不便，小愛觸屏音箱超級通話版能夠控制智能設備，完成大部分的家電操控，支持智能攝像頭和智能門鈴，可直接查看監控畫面，而且監控同時可在小米電視顯示;（4）針對具有認知能力障礙的老人，小愛觸屏音箱超級通話版配有藍牙Mesh網關，可根據APP引導，或對智能音箱說“小愛同學，發現設備”來添加藍牙Mesh設備，并操控該設備，自動聯網，緩解獨居老人普遍存在的電子產品使用困難的情況;（5）針對精神需求高的獨居老人，小愛觸屏音箱超級通話版能夠制訂行程、查詢天氣、支持自定義鬧鐘，可以安裝各種APP、被動完成語音通話和新聞播報;對于抑郁癥，孤獨癥患者，小愛觸屏音箱超級通話版只能實現被動語音交互功能，依靠提前設置完成日常提醒，做到隨時呼喚、隨叫隨到。如圖4。

（二）小米音箱現有交互設計優缺點評價和改進預期。目前，小米音箱只能被動交互，被動實施，實施過程中尚有很多不完善。分析分為產品功能，功能評價，改進預期三個步驟：

1.語音指令方面。（1）小愛同學對聲音指令接受迅速;（2）部分功能依然需要配合手機進行操作，復雜繁瑣，導致老年人無法獨立操作;（3）自主設計簡便的聲音指令，幫助完成操作，減少指示步驟。

2.可視化屏幕方面。（1）視頻分辨率只有800X480像素，3.97英寸屏幕;（2）分辨率低，界面過小，替代性強，老年人視力較差，不符合老年人的觀看習慣（3）可加入肢體操作和指示燈顯示，通過動作和指示燈完成指令。

3.視頻播放功能方面。（1）可視化界面下無法找到視頻內容入口，需要通過語音點播的形式才能進行播放;（2）視頻觀看途徑的便捷性太弱，視頻播放功能替代性太強，解決成本較高;（3）建議去除。

4.智能家居控制方面。（1）小米小愛觸屏音箱提供了可視化的智能家居界面，可語音控制超過全球5000種品牌的空調、電視等家電，控制品種多;機身有固定USB電源接口，無內置電池;（2）只能呈現基礎的智能設備功能調節，部分功能豐富的智能家居產品，例如掃地機器人和米家直流變頻落地扇等產品是無法呈現更細致復雜的功能操作;無法攜帶，空間限制強;（3）可以改進為人工智能遙控器，通過語音和可視化屏幕詳細控制家電參數，并加入內置電池，方便短期攜帶。

5.歌曲播放方面。（1）有歌曲搜索播放功能;（2）播放內容限制性強，無大數據處理，不能主動推薦老年人喜歡的歌曲類型;（3）老人時常遺忘歌曲名稱，可根據老人年齡性別職業特征，自動推薦播放次數較多和時代性較強的歌曲。

6.語音交互方面。（1）聲音停頓頻率和音調無法變更;（2）只能被動對話，無法做到主動互動;（3）可根據老年人的特性設置聲音音調，自主設置接收頻率，主動詢問，主動互動，緩解獨居老人的孤獨情緒。

（三）綜合比較分析

綜合上述分析，我們得知獨居老人對交互設計的需求，對比小米音響現有不足，提出改進方向，如表1。

總結與展望

（一）對AI智能音箱交互設計產品的策略和建議

通過研究AI智能音箱的交互設計，指出現有不足和改進方向，以滿足城市獨居老人的生活需要，為今后智能家居設計和獨居老人的匹配性貢獻一份力量。為此，對獨居老人的一般的衰老特征進行了需求分析，并與目前商用化的Al智能音箱的功能進行了比較分析，為商用Al智能音箱的適應性改進提出以下建議。

1.由于老年人身體機能出現了不同程度的退化，不同老人對操作系統的使用有不同的需求，現有設備難以同時滿足，所以人工智能音箱的操作系統應隨之多樣化，建議從單一的語音指令操作轉變為通過語音，觸屏，肢體，燈光等多種指示進行操作，多維度的操作系統能夠大大增加交互可行性，提高交互效率，可滿足具有視覺、聽覺、行動等不同生理缺陷的獨居老人，操作更加便捷，交互性更高更直接的Al音箱設備，更符合老年人的使用習慣，解決操作具有限制性的問題。

2.由于老人行動不便者居多，外加聽覺障礙，使之對智能音響的感知范圍進一步縮小，一旦遠離人工智能音響的感應范圍，交互設計功能將降低為零，現有小愛音箱只能連接交流電源使用，無法隨身攜帶，不能做到隨時隨地的交互，設備功能太過有限，建議Al智能音箱加入內置電池，縮小機身，方便攜帶，詳細控制家中智能設備參數，方便老人起居。開發實現更多方面設備的連接，如醫療設備，家庭安全防護監控設備等，增強獨居老人的安全感，解決使用具有限制性的問題。

3.獨居老人相對于年輕人或家庭中的老人在精神方面需要更加充足的關懷，交往行為主動減少，逃避社交導致交互欲望降低，智能音箱的使用頻率會大打折扣。目前市場的交互功能都是被動交互，需要老人主動喚醒，喊出“小愛同學”才能進行下一步指令，這種情況往往在老人心情較為愉悅的時候才會進行，在老人內心焦慮心情抑郁的時候，人工智能音響不能起到任何關懷作用。建議交互設計改為與老人進行主動互動，改變喚醒方式，從主動喚醒開啟使用，變更為長期開啟，直至呼喚睡眠，從而提高使用頻率。外加使用大數據處理滿足老人精神需求，可以更加符合獨居老人的性格體征，解決使用頻率過低的問題。

（二）對未來中國智能家具設計和Al智能音箱的展望

智能家居是今后普通家庭日常居家必備的一部分，要想高齡人群追上時代的步伐，適應智能化的社會生活，首先要智能家居設計和人工智能技術追上老年人的日常所需，確保設備在獨居老人手中想使用，會使用，能使用，有幫助。讓智能家居的交互設計去適應老年人的需求就顯得至關重要。其他發達國家也有相關的智能設備問世，如美國的亞馬遜Echo，谷歌GoogleHome，韓國的NAVER智能音箱等，因為在交互設計上相對小愛同學有更強的優勢，所以智能音箱老年人消費者比例相對更高，有很多值得我們借鑒的地方，但中國小米公司的小愛同學在價格上占據了絕對的優勢，綜合起來各有長短。除了上述建議所提到的改進項目和功能，Al智能音箱在醫學護理和意外情況監測方面也應有所提升，配合其他智能設備共同輔助獨居老人提高生活質量，成為智能家具設計用的核心，對其他智能家居家電起到領導指揮的作用。如此看來人工智能音箱還有很大的發展空間，未來可以進行更多的擴展應用。不止人工智能音箱，希望在不久的將來，更多的人工智能家居設計能夠融入獨居老人的日常生活，彌補子女無法陪伴在老人身邊而帶來的社會問題，為獨居老人打造更加安心舒適的居住環境。

參考文獻

【1】李杰.智能時代的交互設計【J】.設計，2019，32（08）：6.

【2】羅祥.基于城市獨居老人的智慧社區服務系統設計研究【J】.設計，2019，32（19）：25-27.

【3】黃群，馮新凌.基于老年人行為特征的家居智能照明產品交互設計探究【J】.設計，2017（05）：132-133.

【4】李松林.城市獨居老人小組互助的社會工作研究【D】.西北農林科技大學，2017.

【5】孟鑫.人工智能技術對會計工作的影響【J】.產業創新研究，2019（05）：60-61.

【6】王鳳霞.中國城市老年人社交移動應用軟件交互界面設計研究【D】.上海交通大學，2015.