以用戶情感需求為導(dǎo)向的人屋交互設(shè)計(jì)研究

劉潔，胡寒陽(yáng)

0 引言

隨著智能科技的迅速發(fā)展和廣泛嵌入，人們的居住空間環(huán)境越來(lái)越智能化和便利化。人屋交互設(shè)計(jì)作為智能建筑研究的新興方向，主要設(shè)計(jì)人和建筑之間的信息交換過(guò)程。在以用戶情感需求為導(dǎo)向的人屋交互設(shè)計(jì)研究中，如何精確地獲取用戶的情感信息以及如何設(shè)計(jì)給用戶帶來(lái)持續(xù)愉悅感的空間信息是當(dāng)前研究所面臨的兩個(gè)難題。因此，本研究試圖通過(guò)調(diào)研多學(xué)科文獻(xiàn)、結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)例、開展用戶實(shí)驗(yàn)，以綜合探討提升用戶情感體驗(yàn)的人屋交互設(shè)計(jì)方法和未來(lái)可能發(fā)展的方向。

1 空間情感的識(shí)別與計(jì)算

1.1 情緒的類別

分類模型和維度模型是當(dāng)前研究者們最常使用的兩種情緒模型。分類模型（Categorical Model）假設(shè)情緒是絕對(duì)離散的。心理學(xué)家保羅·艾克曼（Paul Ekman）提出開心、傷心、害怕、嫌棄、生氣和驚訝6 種基本情緒分類[1]。而維度模型（Dimensional Model）則假設(shè)情緒由多個(gè)維度構(gòu)成，每種情緒都映射到多維情感空間中的特定位置，例如詹姆斯·羅素（James Russell）的環(huán)形情感模型用“效價(jià)”（Valence，如積極和消極）以及“喚醒”（Arousal，如高和低）兩個(gè)維度表達(dá)情緒[2]；阿爾伯特·梅拉比安（Albert Mehrabian）在此基礎(chǔ)上增加了“支配度”（Dominance），提出PAD 情感三維理論[3-4]。

人的情緒具有復(fù)雜性和混合性的特點(diǎn)。復(fù)雜情緒是多種基本情緒的總和，如仇恨可能是憤怒、恐懼和厭惡的融合[5]。而混合情緒意味著積極情緒和消極情緒并非兩極對(duì)立。例如，人們面臨新機(jī)會(huì)時(shí)既因邁向新階段而喜悅，又因前途未知而恐懼[6]。

1.2 情感的識(shí)別與計(jì)算方法

目前，多種方法和技術(shù)被用于人類情感識(shí)別與計(jì)算，主要分為人的外部表現(xiàn)和生理反應(yīng)兩類，前者又可細(xì)分為表達(dá)與行為兩方面（表1）。

表1 情感識(shí)別類型，胡寒陽(yáng) 繪制

1 裝置采用0.5mm光導(dǎo)纖維作為觸覺材料并進(jìn)行動(dòng)作設(shè)計(jì)，來(lái)源：童涵爽、尤曉慧、劉徽建

2 巢群裝置中“蟈蟈籠”的隱喻

3 BlindNewWorld通過(guò)交互內(nèi)容的設(shè)計(jì)營(yíng)造人與人、人與空間的多維度社交愉悅，來(lái)源：張敬雯、張海若、鐘沛禧、徐寒

人的表達(dá)主要是對(duì)面部表情和聲音的分析。面部表情分析多通過(guò)對(duì)眼輪匝肌、顴肌等面部肌肉的特征進(jìn)行離散情緒分類，且不同面部表情識(shí)別系統(tǒng)對(duì)于特定面部表情的識(shí)別準(zhǔn)確性存在差異[7]。相比于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，自然社會(huì)環(huán)境下實(shí)時(shí)識(shí)別效果較差。聲音情緒依據(jù)人聲的9 個(gè)聲學(xué)特征，并運(yùn)用情緒分類模型進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。性別、性格、語(yǔ)言、文化等因素的考慮將提高識(shí)別系統(tǒng)的準(zhǔn)確度并帶來(lái)多樣性。Cowen 等人通過(guò)T 分布隨機(jī)鄰域嵌入（t-SNE）的可視化技術(shù)，已實(shí)現(xiàn)28 種情緒的面部識(shí)別和24 種情緒的聲音識(shí)別[8-9]。

姿態(tài)和步態(tài)是行為情緒分析的兩大重點(diǎn)。姿態(tài)情緒分析使用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)從檢測(cè)到的姿態(tài)數(shù)據(jù)中提取與情緒相關(guān)的動(dòng)作特征，包括頭、手、腿、身體中心等部位的位置、角度、運(yùn)動(dòng)軌跡、速度、加速度等。步態(tài)情緒分析是通過(guò)分析人體行走的步態(tài)，如手臂擺動(dòng)、步幅長(zhǎng)度和垂直頭部運(yùn)動(dòng)，以及站立階段、行走速度和身體傾斜度等因素，來(lái)識(shí)別和理解情緒狀態(tài)[10]。行為情緒分析受到環(huán)境、動(dòng)作等因素干擾，但憑借其非接觸式的識(shí)別方法、真實(shí)難偽裝的特性獲得研究者的關(guān)注。

基于監(jiān)測(cè)生理神經(jīng)系統(tǒng)與大腦的生理反應(yīng)（皮膚電、心電、腦電、腦磁等）的情感識(shí)別模型具有真實(shí)性與準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)。然而，多數(shù)生理信號(hào)的測(cè)量在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境進(jìn)行，設(shè)備和儀器可能會(huì)干擾用戶行為與自發(fā)性[11]，自然環(huán)境的情緒識(shí)別有效性有待進(jìn)一步探討。

2 情感導(dǎo)向的人屋交互設(shè)計(jì)

情感導(dǎo)向的人屋交互設(shè)計(jì)中，使用者的情緒分析結(jié)果將會(huì)用來(lái)作為改變空間的信息依據(jù)，并通過(guò)不同的設(shè)計(jì)維度來(lái)提升使用者的情緒感受，提高空間愉悅度。

（1）愉悅感的設(shè)計(jì)維度：基于萊恩爾·泰格（Lionel Tiger）提出的愉悅感因素模型[12]，人屋交互設(shè)計(jì)的愉悅感維度可以分為4 個(gè)層級(jí)。（a）生理愉悅維度，即通過(guò)知覺渠道（如視覺、嗅覺、觸覺、聽覺、味覺）直接感知物體而形成愉悅感。如“Pet Your Mind”裝置通過(guò)對(duì)材料粗細(xì)和運(yùn)動(dòng)速度的研究設(shè)計(jì)來(lái)模擬動(dòng)物之間撫觸行為[13-14]，以提升人屋交互過(guò)程中生理維度的愉悅感（圖1）。它對(duì)移動(dòng)緩慢的形成帶有親密感受的觸覺反應(yīng)，同時(shí)對(duì)與人體毛發(fā)物理特征相似的物質(zhì)也會(huì)形成積極情感反應(yīng)。（b）精神愉悅維度，即通過(guò)自身已有知識(shí)理解設(shè)計(jì)意圖，發(fā)現(xiàn)其中“隱喻”，從而產(chǎn)生滿足感和愉悅感。例如，在“巢群”裝置設(shè)計(jì)中，81.82%的參與者表示當(dāng)他們意識(shí)到裝置源于“蟈蟈籠”概念時(shí)（圖2），愉悅感明顯提升。（c）社交愉悅維度，即通過(guò)與他人及其他生物的互動(dòng)來(lái)交流和獲取信息，因社會(huì)認(rèn)同和自我認(rèn)同形成的愉悅感。人屋交互設(shè)計(jì)需要設(shè)計(jì)多層級(jí)交互體驗(yàn)，以提高體驗(yàn)者的社交愉悅。如“Blind New World”裝置通過(guò)設(shè)計(jì)人與空間信息的交互和多人合作模式的交互以提升空間的社交愉悅（圖3）。（d）意識(shí)愉悅維度，即因人們的價(jià)值反思而愉悅。當(dāng)人們欣賞某個(gè)事物時(shí)，意識(shí)到它在改善生活、獲得尊重方面的作用，從而認(rèn)可自己的價(jià)值判斷，會(huì)感到自我思想的升華和愉悅。

（2）提升愉悅感的設(shè)計(jì)方法：愉悅感的程度會(huì)因個(gè)體特征、認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)和信息預(yù)期等因素而異。根據(jù)帕維爾·西蒙諾夫（Pavel Vasil'evich Simonov）提出的模型，人的情緒變化取決于需求信息和可得信息的比值[15]。結(jié)合愉悅感形成的4 個(gè)維度，人屋交互設(shè)計(jì)愉悅度的數(shù)學(xué)關(guān)系可以如下表示：

人的愉悅度（E）受到過(guò)去交互事件的次數(shù)（n）、獲得信息量（Gk）、付出信息量（Ck），以及當(dāng)前交互中實(shí)際付出的信息量（Ci）、實(shí)際獲得的信息量（Gi）和愉悅感維度（D）的影響。因此，在以往交互體驗(yàn)中有過(guò)高回報(bào)體驗(yàn)的人遇到低回報(bào)的交互事件會(huì)情緒沮喪；而一直低回報(bào)體驗(yàn)的人遇到高回報(bào)率的交互事件則會(huì)產(chǎn)生愉悅。因此，要實(shí)現(xiàn)情感導(dǎo)向的人屋交互設(shè)計(jì)，需考慮兩點(diǎn)：一是采用自然交互方式，減少使用者的付出信息量要求，盡可能通過(guò)使用者自發(fā)行為完成空間信息傳遞；二是不斷升級(jí)交互設(shè)計(jì)，提供超出使用者期望的豐富空間信息內(nèi)容和維度，積極引導(dǎo)使用者情緒。

3 結(jié)語(yǔ)

目前，以用戶情感需求為導(dǎo)向的人屋交互設(shè)計(jì)研究尚處于起步階段，亟需大量基礎(chǔ)研究補(bǔ)充。首先，當(dāng)前情緒識(shí)別研究多在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，情緒數(shù)據(jù)模型對(duì)真實(shí)生活場(chǎng)景的適用性不夠，需進(jìn)一步研究真實(shí)環(huán)境下無(wú)感的、隱私友好的情緒識(shí)別方法。同時(shí)，目前空間情緒多是短效研究，需進(jìn)一步探索長(zhǎng)期變化曲線。再者，人屋交互設(shè)計(jì)作為跨學(xué)科研究，以往基于經(jīng)驗(yàn)主義的設(shè)計(jì)方法需要被迭代為基于大量用戶實(shí)驗(yàn)的科學(xué)設(shè)計(jì)方法。在不同情緒狀態(tài)下，空間信息的內(nèi)容、維度和變化速度等設(shè)計(jì)要素還需要進(jìn)一步科學(xué)量化研究和驗(yàn)證，以科學(xué)推動(dòng)情緒健康的智能空間環(huán)境設(shè)計(jì)的發(fā)展。