從可供性視角看新能源汽車HMI設(shè)計(jì)的符號學(xué)運(yùn)用

曹天碩 許桂蘋

摘要：目的：在生態(tài)挑戰(zhàn)日趨嚴(yán)峻的時(shí)代背景下，節(jié)能環(huán)保的新能源交通工具成為國家支持和鼓勵(lì)的新型交通工具，以純電車為代表的新能源交通工具在我國更是發(fā)展迅速。隨著新能源汽車市場規(guī)模的擴(kuò)大，優(yōu)化用戶與駕駛系統(tǒng)間的信息交互媒介即HMI（Human Machine Interface）之間的交互顯得更加重要，設(shè)計(jì)出更加經(jīng)濟(jì)有效的人機(jī)交互方案，是幫助用戶提升決策準(zhǔn)確性、作出更優(yōu)決策的關(guān)鍵。方法：文章基于可供性理論，結(jié)合符號學(xué)在設(shè)計(jì)中的語義分析，論述在新能源汽車HMI系統(tǒng)中運(yùn)用可供性符號學(xué)理論的可能性，并提出形式導(dǎo)向和交互導(dǎo)向兩種方式，旨在加深用戶對新能源汽車中HMI可供性信息的理解，優(yōu)化用戶在新能源汽車中智能駕駛的體驗(yàn)，進(jìn)而構(gòu)建更加有效的智能移動(dòng)空間。結(jié)果：環(huán)境問題日益嚴(yán)峻，新能源汽車成為更多人的選擇。利用可供性理論，同時(shí)使用符號學(xué)相關(guān)理論進(jìn)行輔助，能夠更好地打造我國新能源汽車品牌，提高新能源汽車與用戶的交互效能。結(jié)論：將可供性和符號學(xué)理論相結(jié)合引入新能源汽車HMI系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究中，能為后續(xù)相關(guān)研究提供新的思路。

關(guān)鍵詞：可供性；符號學(xué)；新能源汽車；汽車設(shè)計(jì)；HMI

中圖分類號：U469.7；F426.471 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-9436（2024）07-0-03

面對嚴(yán)峻的生態(tài)挑戰(zhàn)，人們不得不尋找新的生活方式。交通工具作為人們?nèi)粘Ｉ钪谐鲂械谋貍涔ぞ撸巾毜隆Ｐ履茉雌囎鳛閼?yīng)對環(huán)境問題的一種解決方案，逐漸得到廣泛應(yīng)用。在設(shè)計(jì)領(lǐng)域，符號學(xué)一直占據(jù)很高的理論地位，并且在與不同理論交匯融合的過程中，產(chǎn)生了許多新的概念。可供性理論原本作為生態(tài)心理學(xué)中的一種現(xiàn)象存在，近年來也不斷與符號學(xué)結(jié)合應(yīng)用在設(shè)計(jì)領(lǐng)域中。從可供性視角分析新能源汽車中與用戶關(guān)系密切的HMI設(shè)計(jì)，是設(shè)計(jì)人員為新能源汽車打造自身品牌優(yōu)勢的突破口之一，也是打造智能移動(dòng)生活空間的重要基礎(chǔ)。

1 新能源汽車概述

1.1 新能源汽車的概念

新能源汽車的動(dòng)力來源主要是非常規(guī)的汽車燃料，其中以電能為主要選擇。按照能源結(jié)構(gòu)不同，主要分為純電動(dòng)汽車、增程式混合動(dòng)力汽車、插電式混合動(dòng)力汽車和燃料電池電動(dòng)汽車幾種［1］。其中，純電動(dòng)汽車以車載電源為動(dòng)力，以電動(dòng)機(jī)為單一驅(qū)動(dòng)源，具有環(huán)保無污染、后期保養(yǎng)便捷等明顯優(yōu)勢［2］。從技術(shù)層面上講，純電動(dòng)汽車是相對來說最簡單的新能源汽車，本文也以純電動(dòng)汽車為對象展開研究。

1.2 新能源汽車的發(fā)展

新能源汽車的發(fā)展經(jīng)過幾個(gè)時(shí)期，不同學(xué)者按照不同依據(jù)劃分，陳令華［3］按政策與環(huán)境的變化，將微小型新能源汽車市場發(fā)展分為試點(diǎn)萌芽期（2011—2014年）、對私政策拉動(dòng)期（2015—2018年）、個(gè)人市場接受期（2019年至今）三個(gè)時(shí)期；陳力維則將新能源汽車的發(fā)展按照具體政策的施行時(shí)期分為技術(shù)儲(chǔ)備與小規(guī)模示范考核期（2003—2008年）、主要以混合動(dòng)力作為主陣地的“十城千輛”試點(diǎn)期（2009—2012年）、朝向純電驅(qū)動(dòng)技術(shù)轉(zhuǎn)型的大規(guī)模推廣期（2013—2015年）、完全競爭的新能源汽車商業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)期（2016—2020年）、充分競爭的新能源汽車商業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)期（2020年至今）。不同劃分標(biāo)準(zhǔn)下，新能源汽車的發(fā)展呈現(xiàn)出不同的時(shí)期階段劃分。但整體來看，新能源汽車在國內(nèi)市場大致經(jīng)歷起步、上升、平穩(wěn)、發(fā)展幾個(gè)階段。

中國多地推行關(guān)于新能源汽車的購買補(bǔ)貼政策，極大地促進(jìn)了中國新能源汽車市場的開拓與發(fā)展［4］。在相關(guān)政策的大力支持下，許多企業(yè)及資本進(jìn)入新能源汽車研發(fā)領(lǐng)域，注入了新的活力。在國際市場上，受疫情影響，全球新能源汽車市場快速發(fā)展。2020年，上海新能源汽車出口量同比增長4倍［5］。但需要注意的是，在新能源技術(shù)方面，中國因起點(diǎn)略低于國外，在鋰電池、動(dòng)力控制系統(tǒng)等方面，仍落后于許多發(fā)達(dá)國家［6］。

在純電動(dòng)汽車領(lǐng)域，因其續(xù)航優(yōu)異，品牌認(rèn)知度逐漸上升，隨著公戶運(yùn)營購買純電動(dòng)汽車作為網(wǎng)約車的數(shù)量趨近飽和，個(gè)人用戶慢慢成為純電動(dòng)汽車的消費(fèi)主體［7］。并且，純電動(dòng)汽車的銷售市場逐漸呈現(xiàn)出明顯的兩極化，即以特斯拉、蔚來為代表的高端品牌和以五菱宏光mini為代表的低端品牌占據(jù)市場前列，中部品牌市場暫時(shí)存在空白。頭部品牌車型也逐漸淘汰續(xù)航能力較低的“油改電”車型，主營續(xù)航里程更高的純電動(dòng)汽車品牌，搭載更高水平的智能座艙設(shè)計(jì)，構(gòu)建超出傳統(tǒng)意義的“第三移動(dòng)生活空間”。

1.3 HMI

用戶與駕駛系統(tǒng)之間的信息交互存在一個(gè)交流媒介，一般將其稱為HMI（Human Machine Interface）。工業(yè)化進(jìn)程逐漸加速，新能源汽車作為新興的移動(dòng)交通工具，人機(jī)交互設(shè)備在內(nèi)飾空間中的占比逐漸提高，因此新能源汽車除了滿足基本的出行要求外，更多是作為用戶的移動(dòng)智能生活空間。新能源汽車的HMI作為智能空間的搭建載體，是用戶與汽車交互的主要媒介，具有十分重要的地位。設(shè)計(jì)人員要轉(zhuǎn)換身份，模擬駕駛情景，綜合考量交互細(xì)節(jié)與邏輯順序以及可實(shí)現(xiàn)性，根據(jù)技術(shù)難度和開發(fā)成本的綜合限制，設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)有效的人機(jī)交互方案。在設(shè)計(jì)人機(jī)交互方案的過程中，可供性理論的符號學(xué)運(yùn)用可以增強(qiáng)決策準(zhǔn)確性，幫助設(shè)計(jì)人員作出更加優(yōu)質(zhì)的決策。

2 理論基礎(chǔ)

2.1 可供性理論

20世紀(jì)70年代，美國心理學(xué)家詹姆斯·吉布森提出可供性理論，這是由人或動(dòng)物與環(huán)境產(chǎn)生互動(dòng)而出現(xiàn)的一種生態(tài)心理學(xué)現(xiàn)象。其本意是指人或動(dòng)物在與環(huán)境接觸的過程中，獲取東西信息的屬性，即環(huán)境可以為人或動(dòng)物提供多種行動(dòng)可能。可供性理論主要包括使用者、環(huán)境以及使用者與環(huán)境中物品產(chǎn)生的互動(dòng)關(guān)系三個(gè)組成元素。比如自然界中的石頭可以當(dāng)作供人坐下歇息的凳子，但當(dāng)無人去坐這塊石頭時(shí)，石頭作為休憩之地的功能并沒有消失。這個(gè)概念最初多應(yīng)用于人或動(dòng)物與環(huán)境的互動(dòng)行為關(guān)系中，隨著時(shí)代的發(fā)展，可供性理論開始進(jìn)入不同領(lǐng)域［8］。

1988年，美國認(rèn)知心理學(xué)家唐納德·諾曼對可供性理論作出新的解釋，并將可供性理論創(chuàng)造性地引入設(shè)計(jì)領(lǐng)域。在《設(shè)計(jì)心理學(xué)》中，他認(rèn)為可供性理論為用戶提供了清晰的物品使用說明的線索及獲取途徑，由于用戶自身經(jīng)驗(yàn)及文化背景的差異，以及受認(rèn)知能力限制，用戶對產(chǎn)品功能及操作方式的理解可能會(huì)有所不同。他提倡設(shè)計(jì)作品應(yīng)當(dāng)盡可能與用戶的心理預(yù)期匹配，并將可供性理論的部分概念在交互設(shè)計(jì)領(lǐng)域進(jìn)行初步的實(shí)踐探索。

基于唐納德·諾曼的研究成果，雷克斯·哈特森進(jìn)一步分類研究可供性理論。他將可供性理論大致分為認(rèn)知可供性、行為可供性、感知可供性和功能可供性等幾類。在現(xiàn)在的解釋中，在設(shè)計(jì)中利用形狀、顏色等促進(jìn)用戶理解產(chǎn)品設(shè)計(jì)特征，提示使用線索的特質(zhì)稱為認(rèn)知可供性；在設(shè)計(jì)中使用符號、材料等引導(dǎo)用戶在交互界面中進(jìn)行動(dòng)作的特質(zhì)稱為行為可供性；設(shè)計(jì)中能被用戶感知到的視覺、聽覺等感覺方面的設(shè)計(jì)元素稱為感知可供性；設(shè)計(jì)中有目的地幫助用戶完成行為的特質(zhì)則被稱為功能可供性。可供性理論發(fā)展到今天，在工業(yè)設(shè)計(jì)、視覺傳達(dá)等設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛。

2.2 符號學(xué)理論

符號學(xué)是研究在各種傳播模式下的符號語義學(xué)，最初由瑞士語言學(xué)家索緒爾提出，后來逐漸被引入設(shè)計(jì)領(lǐng)域。設(shè)計(jì)人員作為信息的傳達(dá)者，利用設(shè)計(jì)符號語義將信息編碼并傳遞。在使用產(chǎn)品的過程中，用戶對設(shè)計(jì)人員給出的設(shè)計(jì)符號進(jìn)行解碼，接收信息后作出行為反應(yīng)。而在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)符號一般具有普遍性和局限性，只有符合特定文化背景的設(shè)計(jì)符號才能被用戶正確解讀。為了使編碼信息與用戶解碼信息保持一致，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)作品時(shí)使用的設(shè)計(jì)符號需要被用戶廣泛理解認(rèn)知。

任何產(chǎn)品的符號系統(tǒng)都是由若干產(chǎn)品符號元素組成的，也稱其為產(chǎn)品的語義特征。設(shè)計(jì)符號在產(chǎn)品語義中的表現(xiàn)大致分為功能性、指示性、象征性三類。功能性是指設(shè)計(jì)符號的語義表達(dá)應(yīng)該符合多數(shù)用戶對產(chǎn)品功能的認(rèn)知理解；指示性是指設(shè)計(jì)符號的語義表達(dá)能夠明確引導(dǎo)用戶理解產(chǎn)品的操作方法；象征性是指設(shè)計(jì)符號的語義表達(dá)具備文化價(jià)值、情感價(jià)值等主觀價(jià)值。

當(dāng)今社會(huì)，設(shè)計(jì)人員有責(zé)任利用設(shè)計(jì)符號表現(xiàn)更符合用戶期待的產(chǎn)品語義，滿足更多不同的設(shè)計(jì)需求。在新能源汽車領(lǐng)域，由于動(dòng)力提供裝置的革新，汽車內(nèi)部空間布置相較傳統(tǒng)汽車更加靈活，并在人車交互過程中具備智能化、一體化等特征，用戶也開始期待更符合現(xiàn)代智能生活使用習(xí)慣的產(chǎn)品符號語義的應(yīng)用。

2.3 可供性理論與符號學(xué)理論的聯(lián)系

以可供性中的功能可供性為例，功能可供性強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品自身價(jià)值信息在用戶解碼規(guī)則之外仍能夠被用戶識別解碼并使用。例如，汽車后備廂不僅可以儲(chǔ)物，還可以作為露天汽車影院的座椅。可供性理論是產(chǎn)品自身能夠提供給用戶常用功能和在用戶需要時(shí)自行挖掘的其他功能的信息載體。所以說，可供性理論實(shí)際上是產(chǎn)品本身的價(jià)值信息的固有合集。而在解碼階段，以符號學(xué)為基礎(chǔ)所傳遞出的各種編碼信息被用戶根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)及產(chǎn)品自身語義對產(chǎn)品進(jìn)行解讀，符號學(xué)在其中充當(dāng)信息傳遞媒介，使用戶能夠充分挖掘產(chǎn)品的可供性。因此，可供性與符號學(xué)在人與產(chǎn)品的交互過程中起到互補(bǔ)作用，二者相輔相成。

3 HMI中可供性的符號學(xué)運(yùn)用

3.1 形式導(dǎo)向

形式作為功能實(shí)現(xiàn)的載體，通常由設(shè)計(jì)人員對其進(jìn)行預(yù)先的功能性設(shè)定。此外，實(shí)體本身固有的存在性功能，由于未經(jīng)過符號學(xué)編碼規(guī)則進(jìn)行約束，通常會(huì)被用戶忽略。因此設(shè)計(jì)人員需要對存在性功能進(jìn)行預(yù)先設(shè)定，并篩選與編碼關(guān)鍵信息，促使用戶主動(dòng)解碼可能會(huì)忽略的信息，加深對解碼規(guī)則的認(rèn)知與了解。例如，現(xiàn)階段交互系統(tǒng)中主要的操控方式包括物理、觸屏、語音、手勢等四種，物理操控是指通過實(shí)體按鍵和實(shí)體旋鈕等實(shí)現(xiàn)對車輛的控制；觸屏操控是指仿照手機(jī)觸控操作模式，將中控顯示屏設(shè)置為可觸控的屏幕，用戶通過點(diǎn)、拉、拖等觸控操作來設(shè)置車輛有關(guān)信息；語音操控是指在駕駛系統(tǒng)中安裝語言錄入和分析設(shè)備，對用戶的語音指令進(jìn)行收集、識別、轉(zhuǎn)譯、輸出等操作；手勢操控則是通過駕駛系統(tǒng)中搭載的感應(yīng)模塊收集分析用戶的特定手勢，并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的指令輸出。在新能源汽車HMI設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用中，往往是多種操控方式組合，使用戶能在集成式的中控臺上獲得智能化的駕駛體驗(yàn)。

3.2 交互導(dǎo)向

交互是功能實(shí)現(xiàn)的媒介和手段，用戶與新能源汽車之間的信息傳達(dá)、解碼反饋都依靠交互行為實(shí)現(xiàn)。在新能源汽車HMI中，用戶獲取操作提示，按照自身使用目的進(jìn)行相應(yīng)操作，輸入需求信息，經(jīng)由HMI接收信息，并對其進(jìn)行反饋運(yùn)行，最終表現(xiàn)為功能運(yùn)作的狀態(tài)和結(jié)果，由用戶最后確定操作結(jié)果。在這個(gè)過程中，操作提示與操作結(jié)果相互干涉，不同的操作結(jié)果將導(dǎo)致用戶對同一個(gè)操作提示產(chǎn)生不同的交互聯(lián)系。所以在進(jìn)行HMI的相關(guān)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員會(huì)盡量考慮到用戶對反饋信息產(chǎn)生的交互聯(lián)系，避免產(chǎn)生誤讀。

此外，象征手法在交互導(dǎo)向中也起到非常重要的作用。由于用戶自身經(jīng)驗(yàn)與文化背景的不同，不同用戶可能會(huì)對同一個(gè)象征符號產(chǎn)生不同的解讀。通過恰當(dāng)?shù)母缮娼换ィ雇庠谙到y(tǒng)表現(xiàn)結(jié)果盡可能準(zhǔn)確呈現(xiàn)操作狀態(tài)及結(jié)果，盡量減少用戶對交互結(jié)果的錯(cuò)誤總結(jié)，從而促進(jìn)交互系統(tǒng)信息的順利傳達(dá)。

4 結(jié)語

環(huán)境問題的日益嚴(yán)峻使人們將目光更多地轉(zhuǎn)向新能源汽車，隨著新能源汽車技術(shù)的漸漸成熟，純電動(dòng)汽車也逐漸成為汽車消費(fèi)市場的主流選擇。利用可供性理論，同時(shí)使用符號學(xué)相關(guān)理論進(jìn)行輔助，能為打造我國新能源汽車的市場優(yōu)勢提供助力。可供性的符號化運(yùn)用有利于設(shè)計(jì)師在傳遞設(shè)計(jì)語義的同時(shí)，幫助用戶進(jìn)行信息解碼，優(yōu)化新能源汽車的智能駕駛體驗(yàn)。新能源汽車的HMI設(shè)計(jì)作為用戶與汽車交互的主要媒介，可供性理論的符號學(xué)運(yùn)用能夠加強(qiáng)用戶與汽車的使用聯(lián)系，提高新能源汽車與用戶的交互效能。可以預(yù)見，在未來，新能源汽車領(lǐng)域中可供性的符號學(xué)運(yùn)用將引起人們的廣泛關(guān)注。

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作者簡介：曹天碩（1999—），女，山東臨沂人，碩士在讀，研究方向：產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

許桂蘋（1979—），女，河南新鄉(xiāng)人，博士，副教授，研究方向：產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計(jì)與管理。