（设计艺术学专业论文）扩增人与产品的交互方式.pdf

浙江大学硕十学位论文摘要 摘要 交互从h c l 人机界面中起源，后来超越界面，慢慢扩展到，人与人造物的交 互，人造物涵盖了计算机和产品等。通过对不同人机交互理论模型的比较探讨和 研究，使人与产品的交互从人机交互的研究中得到借鉴。 交互方式在产生之际，是受到每个时代技术与人文的限制的，而后又被人们 习以为常的应用，然而时代的发展，技术和人文更加发达的今天，应该重新审视 这些交互方式是否是更加合理的交互方式。笔者认为交互在人与计算机的领域已 经得到了相当的重视，但是对于相对传统的产品，随着交互技术的发展和以人为 本的人文思潮发展，在交互技术得到了飞速发展的今天，也应该被思考它们的存 在方式是否合理，它们与人的交互方式是否合理。在接下来的研究中，笔者主要 探索人与产品的交互方式以及如何进行人与产品交互方式的扩增和创新。本文中 的人与产品交互模型侧重从应用层面来探讨扩增交互方式的问题，为交互方式以 及交互产品的创新提供思路和范式。 文中的模型，注重的是人与其对象事物的关系，其感知和作用的能力。强调人 与产品的信息表达和接收的交互过程中，人的主体性位置，产品作为被感知的对 象而存在，产品的信息表达和接收方式对应于与人的交互过程中人的信息接收和 表达。并把信息的表达和接收方式作为材料来拓展，其间的不同组合，通过合理 的交互行为，就可扩增和创造人与产品的交互方式，利用物理隐喻等原则，来设 计和选择合适的材料和交互行为。 关键词：产品交互、设计哲学、人机交互、物理隐喻 浙江大学硕二l 二学位论文 a b s t t a c t a b s t r a c t i n t e r a c t i o ns t a r t sw i t hf ls u r v e yo fh o wi n t e r a c t i v i t yh a sb e e nu n d e r s t o o di n 一 ， c o m p u t e rs c i e n c e ，谢t hf o c u so nt h eh u m a n - c o m p u t e ri n t e r a c t i o n ( h c i ) t r a d i t i o n t h e ni ti sl e a dt oh u m a n a r t i f a c t si n t e r a c t i o nw h i c hc o v e r sh c i b yc o m p a r i n gd i f f e r e n t i n t e r a c t i o nf r a m e w o r ka n dm o d e l si nh c i ，b e n e f i tw a sm a d ef o ru n d e r s t a n d i n g h u m a n p r o d u c ti n t e r a c t i o n w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h ei n t e r a c t i v et e c h n o l o g ya n dt h ep r o m o t i o no f h u m a n i s t i cs p i r i t ，i n t e r a c t i o nb e t w e e nh u m a na n dp r o d u c t ( p r e e x i s t i n go rn e wc r e a t e d ) ， w o r t hb e e nr e d e s i g n e da s 也e ym a yh a v eb e t t e ri n t e r a c t i o nf o r m s i nt h ep a p e r , t h e h u m a n - p r o d u c ti n t e r a c t i o nm o d e lc o n s i d e r sm o r e o na r e ao fa p p l i c a t i o n i tp r o v i d e s t h r e a da n dn e wi d e a sf o ra u g m e n t i n gp h y s i c a li n t e r a c t i o n sb e t w e e nh u m a na n dp r o d u c t t h em o d e lp r e s e n t e di nt h i sp a p e rl a ye m p h a s i so nt h er e l a t i o nt h a th u m a n p e r c e i v e sa n di m p a c t so np r o d u c t p r o d u c te x i s t sa si tp e r c e i v e db yh u m a n 。t h ep a p e r c o n s i d e r st h ep r e s e n t a t i o na n dr e c e p t i o no fi n f o r m a t i o na sm a t e r i a l b yc o m b i n i n g d i f f e r e n tm a t e r i a l st o g e t h e ri nr e a s o n a b l ew a y s ，n e wa n da u g m e n t e di n t e r a c t i o n sc a nb e c r e a t e d p h y s i c a lm e t a p h o ra so n eo f t h eg u i d e l i n eh e l p st od e s i g na n dc h o o s et h eb e r e r m a t e r i a l sa n di n t e r a c t i o n s k e yw o r d ：h u m a n a r t i f a c ti n t e r a c t i o n ，h c i ，p h y s i c a lm e t a p h o r l l 浙江大学硕+ 学位论文图目录 图目录 图2 1 人类认识地球的过程5 图2 2m o d e lh u m a n p r o c e s s o r 理论模型6 图2 3n o r m a n 的认知科学模型7 图2 4 煮咖啡行为步骤分解8 图2 5 人机交互框架模型9 图2 6 锤子、钉子与木板1 0 图2 7 开关灯的开触交互行为。11 图2 8 各时代工业设计发展的历程和方向1 2 图3 1 人与产品的交互模型1 6 图3 2 人的信息表达和接收17 图3 3w i i 游戏手柄的动作操控1 8 图3 4 “第六感”穿戴式手势界面操控系统2 0 图3 5 泡泡姑娘的旅程采用麦克风接受吹气的声音2 1 图3 6 智能语音对话的娃娃玩具2 l 图3 7 产品的信息表达和接收2 3 图4 1 小鸡快跑：游戏示意图2 5 图4 2 小鸡快跑：模拟小鸡挥臂示意图2 9 图4 3 小鸡快跑：用户佩戴腕带3 0 图4 4 小鸡快跑：赛道31 浙江大学硕：1 ：学位论文图目录 图4 5 小鸡快跑：系统示意图3 2 图4 6 小鸡快跑：传感发射模块3 4 图4 7 小鸡快跑：传感发射模块电路图3 4 图4 8 小鸡快跑：接收模块3 5 图4 9 小鸡快跑：接收模块电路图3 6 图4 1 0 小鸡快跑：采样转化算法原理图3 8 图4 1 1 延迟时间等于采样周期1 i v 浙江大学硕十学位论文表目录 表目录 表3 1 不同动作的侧重因素18 表3 2 运动捕捉四大技术l9 表4 1 儿童四个阶段的心理生理行为特质2 6 表4 2 小鸡快跑：元件价格表3 6 v 浙江大学研究生学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得浙江太堂或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作 了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 签字日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解逝江太堂有权保留并向国家有关部门或机构 送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江太堂可以 将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：导师签名： 签字日期：年月日签字日期：年月日 浙江大学硕_ 1 ：学位论文第1 章绪论 第1 章绪论 i n t e r a c t i o n ：ac y c l i cp r o c e s si nw h i c ht w oa c t o r sa l t e r n a t e l yl i s t e n ，t h i n k , a n d s p e a k 1 3 】 - c h r i sc r a w f o r d ，u n d e r s t a n d i n gi n t e r a c t i v i t y 1 1 课题背景 交互是至少两个以上的角色交替地听、想、说的循环过程。 对交互的研究起源于计算机，并在近几年中得到了突破性的发展，随着多媒 体技术的发展，交互的方式也正在挑战我们的想象力。在物理产品设计方面，交 互也得到了发展，但多数限于人机工程、人体工程方面，以如何让机器及工作、 生活环境的设计适合人的生理心理特点，使得人能够在舒适和便捷的条件下工作 和生活为目标。 对于物理产品，他们的发展与突破不像多媒体产品那么大，交互方式是被事 先规定的，由于人们的认知学习的能力，其交互方式也会变为人们习以为常的交 互方式，比如说灯，用按钮开关灯的交互方式就是正确的吗? 如果一开始规定的 交互方式就是错的呢? 我们也许不能说一种交互方式是否是正确的，但这一实现 的规定已经限制了我们的想象力，在这种情况下，交互方式就很难有突破。所以 完全有必要从本源上去理解和探讨交互方式，交互方式应该多样性。 1 2 研究方法与内容 本文从h c i 的发展得到借鉴，探讨人与产品的交互方式的拓展。这里规定 了产品，是为了与虚拟产品的区分，但不排除与计算机的交互。 对于设计这种创造性的学科而言，科学的研究方法并不是唯一的研究方法， 也不应该作为唯一的研究方法。我们所学的都是科学知识，但我们不能被科学主 义禁锢，除了科学主义，还有更本质的人文精神的存在。人文精神在普遍意义上， 是指最根本的因素是价值观，做任何事情，如果没有树立了正确的价值观， 那么他走的路就很有可能是一条错误的或者迂回的道路 3 0 】 。 浙江大学硕士学位论文第1 章绪论 使用科学和人文的研究方法，从哲学的研究到科学的研究，我们本着设计的 目的是为了个人，研究的方法中可以使用群体的研究方法。 哲学上把人作为主体研究对象，在人与产品的交互过程中，人也是处于主体 地位，因此产品作为物，是人的作用对象，物的信息的表达和接收也是相对于人 的接收和表达而言的。从人为本体的角度去研究交互方式和行为，研究的是人的 真正需求的问题。 笔者从一系列智能玩具的开发中得到启发，从早期的脸红娃娃( 人脸一旦靠 近就会脸红的娃娃) ，压压手机( 打电话时手机听筒压得越紧，听筒声音就越大) ， 到后来的小鸡快跑智能交互玩具( 用户通过模仿小鸡挥翅膀的动作来控制电动小 鸡跑的快慢，从而进行比赛的游戏平台) 和泡泡姑娘的旅程( 用户对一个装有麦 克风的手柄吹气，通过控制吹气的强度来操控电脑上的游戏) ，笔者对人与产品 交互这个行为以及一些基本的交互技术有了相应的了解和实践。在后来进入人机 交互领域研究的过程中，笔者写作的基于小鸡快跑的d e m o ，被a c mu i s t2 0 0 9 ( 影响因子为1 5 9 ) 国际会议接受，并在会上做d e m o 演示。笔者认为交互在人 与计算机的领域已经得到了相当的重视，但是对于相对传统的产品，在交互技术 得到了飞速发展的今天，也应该被重新审视它们的存在方式是否合理，它们与人 的交互方式时候合理。在接下来的研究中，笔者主要探索了人与产品的交互方式 以及如何进行人与产品交互方式的扩增和创新。 2 浙江大学硕- 上学位论文第2 章基础理论 2 1 交互起源 第2 章基础理论 新现象往往被理解为己知的旧现象的改动。事物的演变都是有相互联系的， 这里就有一个隐喻的概念( m e t a p h o r ) 。一个新事物的产生，是与过去的旧事物 有着一定的联系，一步一步演变到现在被大家广泛接受和认可的样子。研究事物 的产生发展史，对于理解该事物和发展该事物至关重要。因此，探究交互的起源 和发展也变得尤为重要。就像本世纪非常著名的发明，电影，一开始是从爱迪生 的活动照片技术，和卢米埃兄弟把照片投射在布幕上演变过来的。有了这些铺垫， 人们就能隐喻地理解电影和电影技术了，而现在人们又通过电影和电影技术来隐 喻地理解新的媒体和技术。 交互的起源是观察交互是如何被计算机科学理解的。从6 0 年代末就有一群 研究者定义了h c i 这个领域，第一届a c ms i g c h i 会议是1 9 8 2 年举办的，标志 着这个领域进入了计算机科学的m a i n s t r e a m 。现在h c i 已经是一个架构非常完 善的研究领域，在1 9 9 6 年a c m 的申明文件s t r a t e g yd o c u m e n t 中，h c i 已被列 为2 2 个计算机科学研究领域中的一个。 在董士海和王衡人机交互【2 川描述了人机交互的发展历史，是从人 适应计算机到计算机不断地适应人的发展史。人机交互的发展经历了几个阶段： ( 1 ) 早期的手工作业阶段 当时交互的特点是由设计者本人( 或本部门同事) 来使用计算机，他们采用手 工操作和依赖机器( 二进制机器代码) 的方法去适应现在看来是十分笨拙的计算 机。 ( 2 ) 作业控制语言及交互命令语言阶段 这一阶段的特点是计算机的主要使用者( 程序员) 可采用批处理作业语言或 交互命令语言的方式和计算机打交道，虽然要记忆许多命令和熟练地敲键盘，但 已可用较方便的手段来调试程序，了解计算机执行情况。 ( 3 ) 图形用户界面( g u i ) 阶段 3 浙江大学硕十学位论文第2 章基础理论 g u i 的主要特点是桌面隐喻( w i m p 技术、直接操纵和所见即所得 ( w y s i w y g ) ，由于g u i 简明易学，减少了敲键盘，实现了事实上的标准化，因 而使不懂计算机的普通用户也可以熟练地使用，开拓了用户人群，它的出现使信 息产业得到空前的发展。 ( 4 ) 网络用户界面的出现 以超文本标记语言h t m l 及超文本传输协议h t t p 为主要基础的网络浏览 器是网络用户界面的代表由它形成的w w w 网已经成为当今i n t e m e t 的支柱这类 人机交互技术的特点是发展快，新的技术不断出现，如搜索引擎、网络加速、多 媒体动画、聊天工具等。 ( 5 ) 多通道、多媒体的智能人机交互阶段 以虚拟现实为代表的计算机系统的拟人化和以手持电脑、智能手机为代表的 计算机的微型化、随身化、嵌入化，是当前计算机的两个重要的发展趋势。而以 鼠标和键盘为代表的g u i 技术是影响它们发展的瓶颈利用人的多种感觉通道和 动作通道( 如语音、手写、姿势、视线、表情等输入) ，以并行、非精确的方式与 ( 可见或不可见的) 计算机环境进行交互，可以提高人机交互的自然性和高效性 多通道、多媒体的智能人机交互对我们既是一个挑战，也是一个极好的机遇，在 人机交互的发展中，一大批专家为此做出了卓越的贡献。 交互概念区分 在( ( u n d e r s t a n d i n gi n t e r a c t i o n ) ) 【3 1里区分了三个相近的概念：交互 ( i n t e r a c t i o n ) ，交互的( i n t e r a c t i v e ) ，交互性( i n t e r a c t i v i t y ) 。交互( i n t e r a c t i o n ) 包括至少两个对象。例如，在人机交互的环境中，人与计算机进行着交互。如果 一个产品允许交互，那这个产品就是交互的( i n t e r a c t i v e ) ，那么交互性 ( i n t e r a c t i v i t y ) 就是指产品交互的方面。 交互性也需要形式，就像颜色需要形式来表达一样。形式颜色相互分不开， 交互性与其表达的形式也分不开，交互性的形式就叫交互方式。 这里讲的交互的概念是人与人造物( h u m a n a r t i f a c t si n t e r a c t i o n ) ，不仅包括 4 浙江大学碰j 学位论文第2 口基础理论 人与计算机的交互( 计算机也是人造物) ，更包括人与产品等人造物的交互。本 文的研究范围，主要针对于人与产品的交互通过对交互方式的探讨，实现产品 创造与设计的突破，更好的与人共处，为人服务。 交互，超越人机交互。 2 2 交互理论框架的发展 科学是在历史上发展着的对自然界的认识，因此科学具有时代性。从人类认 识地球的过程( 图21 ) 中我们会发现许多在现在看来很幼稚的认知比如天 圆地方，天如斗笠，但是这些在当时的人眼里，就是正确的认识，也是科学。我 们今天之所以能得出比前人更进一步的结论是因为我们眈前人有更太的实践范 围。而许多被我们宣布为谬误的东西，在前人的实践范围里，也是真理。因此我 们也不该把今天的科学当成人类认识自然的顶点，今日被认为是正确的认识，也 会被有更大时间范围的后人推翻。由于发展，最新的学说也不会是人类认识的终 结，被抛弃的学说仍不失为当时的科学i 明。 圈21 人类认识地球的过程 鉴于科学的时代性，所以我们要研究科学发展的历史交互理论的发展 交互理论的探索道路和各家的理论，交互的模型与分析演变 浙江夫掌硕学位论文笫2 帝基础理论 2 2 1m h m 。d e ih u m a np r o c e s s o r ) 理论模型 图22m o d e lh u m a np m c 髂s o r 理论模型 这是由s m c a r d t p m o r a na n d a n e w e l l 提出的人类处理器模型，1 9 8 3 发表 在( t h ep s y c h o l o g yo f h u m a n c o m p u t e r i n t e r a c t i o n ) 1 1 7 1一书中。人机交互 在这里被描述成为一种符号信息处理的过程。模型中把人类视为像计算机一样具 有存储器和处理器，当然并不是说人像计算机一样工作。只是为了更好的解释这 个模型。 模型中描述用户认知的架构是由3 个处理器，4 个存储器，1 9 个参数和1 0 个运行组成定律。在这个模型中，信息作为片段到达感觉处理器( p 瑚咖m p r o c e s s o r ) ，这些信息被存储在图像存储区，转移到工作存储区( w o 曲g m e m o r y ) ， 听由认知处理器( c o g n i t i v e p m e e s s 0 0 调用，有时这些信息被储存在长期储存区 ( 1 0 n g t e r mm e m o r y ) 。认知处理器负责大部分我们所谓的“思考”。认知处理器发出 指令，动作处理器( m o t o rp r o c e s s o r ) 从认知处理器接收一个动作指令井指示肌 肉去执行该动作。这里有一个隐含的反馈循环：动作的结果( 可能是身体位置， 也可以是世界状态) 可以被感觉观察到，用来纠正在后续过程中的动作。 6 浙江大学硕士学位论文第2 章基础理论 这个模型对于目标导向行为是一个很好的范例。 m h p 理论用来描述目标导向行为和例行公事的简单的交互行为是很好的范 例，尤其在量化方面是做得很好的。在模型提出的后期，作者又对其进行了修改， 加入了人类注意力( a t t e n t i o n ) 的部分。但当这个行为不是例行公事的，复杂的 行为时，有这个模型来解释时就显得力不从心。并且，这个理论没有暗示，对于 这个交互过程的体验，这个过程的意义，以及交互过程怎样成为人们生活的一部 分。 2 2 2c o g n i t i v es c i e n c e 认知科学 图2 3n o r m a n 的认知科学模型 n o r m a n 在”t h ep s y c h o l o g yo f e v e r y d a yt h i n g s ”( 1 9 8 8 ) 一书中提出了很多理论 模型，其中包括认知科学模型，这个模型清楚地展示了人机交互的认知过程，图 2 4 中，以煮咖啡为例，n o r m a n 把人类的行为分成了7 个步骤： 1 建立目标：要完成什么事情。例如，做一杯美味的咖啡： 执行层面 7 浙江火学硕士学位论文第2 章基础理论 2 形成意图：目标一定要转化成为意图，就是具体描述实现这个目标要做 的事情。例如：用磨豆机磨咖啡粉煮咖啡。 3 制定动作顺序：对应要实现意图来安排各个动作的先后顺序。例如：用 磨豆机把咖啡豆磨粉，咖啡粉装置咖啡壶，放上滤纸， 4 执行动作：实际进行一些动作，把动作顺序付诸于实践。例如：实际地 用磨豆机把咖啡豆磨粉， 评估层面 5 感知系统状态：感知实际上发生的，各个感官的感受。例如，闻到咖啡 的香味，品尝到咖啡的味道，看到咖啡的色泽， 6 解读系统状态：弄清楚感知到的状态。例如，把各个感官的感知综合起 来，来表达这次煮咖啡的感官体验。 7 就目标和意图来评估结果：对比刚刚发生的和预期的目标和意图。例如， 煮制的这杯咖啡是不是一杯预期的一杯美味的咖啡? ，- 萎簇鞠霉：做杯。，一7 犬愫u 二j 薯卅h 卜 、 j 。j 昌3 制定动作顺序：用磨豆机 蔷 勰茎黜鼍鼢装置 4 执行动作：实际地甩磨豆机 把咖霸 豆蘑粉， 物理执行 7 就目标羊珏意凰来评信结果： 煮制的这杯咖啡是不是杯 颈期的美噱朔翻# 7 6 解读系统状态：把各个感官 的感知练台起来，来表达这次 煮嘲翻# 的感宫体验。 s 感知系统状态：闻到咖啡的 香昧，品尝到味道看到期 l l l 瀚色泽 评 估 屡 面 图2 4 煮咖啡行为步骤分解 这个七个步骤是一个大致的模型，要实现一个目标并不是每一步都需要，同 时大多数目标的实现也不是一个行为就可以做到的，目标又会引导出子集目标， 8 浙江大学硕j ? 学位论文第2 章基础理论 时间跨度也可以从几秒钟，到几小时，甚至几天。 n o r m a n 的这个模型关注的是从用户的角度来解释交互。 2 2 3i n t e r a c t i o nf r a m e w o r k 人机交互框架模型 由a b o w d 和b e f l e 提出，延伸了n o r m a n 的模式，并进行了扩充，解决n o r m a n 模式中的问题。这个模型( 图2 5 ) 将人机交互概括为语言间的翻译，并同时反 映交互系统中用户和系统的特征，将交互分为四个部分：系统( s y s t e m ) ，用户 ( u s e r ) ，输入( i n p u t ) ，输出( o u t p u t ) 。 用户m ) 对保持对制定意图和建立目标的做出反应，用户掌控着任务语言 ( t a s k ) 。系统( s ) 负责处理和回馈数据，系统与核心语言共存。除了使用者的任务 语言和系统的核心语言之外，还有代表输出和输入的语言，它们有时分开有时重 叠。 在交互过程中，用户通过输入输出与系统交流，四个主要的转换是：发出指 示( a r t i c u l a t i o n ) 、表现( p e r f o r m a n c e ) 、表达( p r e s e n t a t i o n ) 、观察( o b s e r v a t i o n ) 。 ( 核心语言) 系 图2 5 人机交互框架模型 户( 任务) 2 2 4p h e n o m e n o l o g ya n ds p e e c ha c tt h e o r y 现象学和言语行为理论 这个模型最早尝试是在w i n o g r a d 和f l o r e s 的书 u n d e r s t a n d i n gc o m p u t e r s a n dc o g n i t i o n ) ) 中，虽然讲的初衷是8 0 年代的人工智能，但最终却给h c i 领域 带来了重大的影响。他们从m a t u r a n a , h e i d e g g e r 和a u s t i n ，三个重要的从哲学层 9 新江大学硕学位论文 第2 章基础理论 面突破英美认识论的思想家身上得到启发，书中很大一部分归功于海德格尔的阐 述学。通过这个哲学家的巨大努力，他们挑选了以下的概念和见识。 1完全有必要去弄清楚我们内在的信仰和需求： 2 实践理解大于分离的理论理解： 3 海德格尔拒绝认知是基于操作世界表达的精神模型的假设： 4 他拒绝把理解阐述当成一个与社会内容分离的活动。 “语言不只是用来告知和描述事物，还经常被用来做事情和执行行为”，出自 a u s t i n 的 ( s p e e c h a c t t h e o r y ) ) 。 为了分析器具使用，他们引用了海德格尔的表述：停顿( b r e a k d o w n ) 在手 边( r e a d i n e s s - t o - h a n d ) ，和在手上( p r e s e n t - a t - h a n d ) 。他们用来海德格尔的木匠 钉钉子( 图2 6 ) 的例子来说明：“对于在钉钉子人来说，锤子本身是不存在的 锤子只有在停顿( b r e a k d o w n ) 或不在手边( u n r e a d i n e s s t o h a n d ) 的时候才会表述 其自身为锤子。锤子这个工具在真正的使用过程中是不存在的，在这个使用过程 中它是作为一种用性而存在。 譬一毒一“飞 圈26 锤子、钉子与木板 例如开关灯的交互行为，r e a d i n e s s t o - b a n d 的开关( 按钮) 这一事物并不存 在，交互的动作和行为都不是既定的。既然是这样，从本质上就不能够定义开关 就是一个开触行为( 图27 ) ，因此这也为我们打开了交互方式的各种可能。 0 新旺大学砚十学位论文* 2 章摹础理论 i j r r 一1 图27 开关灯的开触交互行为 2 3 全球工业设计的未来趋势 潘云鹤院士在产品创新是建设创新型国家的主战场的言论中指出：在人类社 会发展的历史上，每次产业结构的重大变革和带来的社会进步都伴随着一个或几 个标志性创新产品的诞生，设计主题也随着时代的变迁而演变。在较早的材料与 工具时代，主要是手工作坊制作，小批量的生产手工艺品等。在这个时代，设计 主要是以造型为主。蒸汽机推动了第一次工业革命，1 0 0 多年前的第二次工业革 命中诞生了发电机、内燃机、汽车、电话机等一批革命性的新产品，在蒸汽机械 时代中，产品得以大批量的生产，工业设计也得到了大力发展的机会，设计在兼 顾造型的同时，更要满足大批量生产的需求，工业设计的主鹿围绕机械髓型。 上世纪中叶二次世界大战之后，计算机、半导体集成电路、互联网等新产品将人 类带入了崭新的信息时代，设计是应用学科，随着时代的发展，设计也需渐渐融 入信息化的时代元素，朝集成化，智能化的方向发展，因此信息时代的设计主题 为“信息+ 机械+ 造型”。早有人预言2 1 世纪是生命科学的时代这在己经过去的 1 0 年中已经初见端倪，在2 0 0 9 年世界十大科技进展新闻中，有5 项属于生命科 学范畴。在生命科学时代里，人们又回归到关怀人的生命生存的问题，这正是哲 学领域一直在思考的问题。在这个时代里，设计的主题可想而知，必定是以人的 生命生存为主题。 浙江大学硕j ：学位论文第2 章摹础理论 b 寸戢旅材料与工具时代i蒸汽胡械时代i 信患时代 i 生命科学b 寸代 黼向艘4 l 僦、趔- l | - 息徽趔| 一一一一一一一- - 一一一- 一一一一一一一一一一一一- 一一一一一一- 一一一一一- 一一一一- 一一- 一一一- 一一- 一一一一一一- 一1 一一一一一一- 一一一+ - - - - 一一 图2 8 各时代工业设计发展的历程和方向 2 4 设计的哲学思考 “w h a td o e si tm e a nt ob eh u m a n ? ”对人类的意义。 人被宣称为应当是不断探究他自身的存在物一个在他生存的每时每刻 都必须查问和审视他的生存状况的存在物。人类生活的真正价值，恰恰就存在于 这种审视中存在于这种对人类生活的批判态度中。恩斯特，卡西尔 设计是要体现人的需求，要研究人的需求，就需深入哲学的层面，因为哲学 研究的就是人是什么，人需要什么的问题 2 4 1 关于人是什么的问题 如果不从人类学的抽象意义而是从存在形态上去回答：“人”是具有无限内容 而处于不断变化中的一种历史的和具体的存在，起初它主要出现在族群体中，后 来普遍与生命个体，最后他以为全称的类。同样的，对于人的主动性也应该这样 去认识：起初人只能以群体的方式发挥主体性，最先形成的是集体主体，随着个 人走向独立才会形成个人主体，而作为最高特异性的类主体只能形成在这一切之 一 ，口0 2 4 2 生命体验 马克思在哲学手稿中指出：人是一种感性的生命存在，人的感性表明人是由 对象创造的，同时也表明它拥有一个对象世界；通过创造性的劳动，他能够自由 地和这个对象性的世界发生关系。然而，这样一种自由劳动，在现代工业社会中 被扭曲了，劳动不再成为人的现实性的对象化确证，而成为不属于他的异己活动， 这样，人就无法完满的表现他的感性生命，变成了非人。这种异化不仅表现在劳 动领域，已经渗透到了社会生活、心理结构和人格结构中：科学技术的进步，在 1 2 浙江大学硕十学位论文第2 章基础理论 使人获得物质丰厚的同时，却遗忘了人的根本存在生命体验，遗忘了人的终 极价值和真实目标【2 引 。 这里提到了生命体验：很有高度的词，而且不只是个人的，而是上升到人类， 比一般的什么用户体验，他更有价值和目标性。更尊重人的存在。人一生游荡在 世上，时光非常的短暂，要体验一把生命，而且这是不能再来一遍的体验，至高 无上的体验。站在生命体验的高度，来探究生命的意义和真善美，那么可持续设 计、绿色设计、生态设计、用户为中心的设计的出现都容易解释了。 2 4 3 现代工业文明 现代工业文明的特点在于他的实用性和技术性，它以征服自然改造自然己 任，反映到对应的科学上，即科学的实用化和技术化。于是科学日益回避关于人 与世界本质的问题。现代工业文明渐渐渗透到世界的每一个角落，渗透到了人的 心理结构和人格结构中，或深或浅地改变了人们感知与认识世界的方式，导致了 人的感性和理性的分裂。于是，人的情感、想象、直觉受到了压抑，灵性钝化了， 感受力衰退了，人迷失了生活的终极价值和目标。 单向度的人一书指出：当代工业社会是一种新型的极权主义社会，因为 他成功地压制了这个社会中人们内心中的否定性、批判性和超越性的向度。这样 的人不仅不再有能力去追求，甚至也不再有能力去想象与现实生活不同的另一种 生活，而只是想象同一种生活方式的不听类型或畸形。显然，这是有违人的天性 的，有违人的基本存在方式，也有为人的终极目标和理想的。理想从根本上讲讲 是超越现实的东西，而不再想象另一种生活方式就不再有理想，或者说理想已经 被现实同化了【3 0 1 。 人类生存的社会形势虽然也取得了一定程度上的进步，然而人类的这些发展 还远未达到足以解决人类生存的一切根本问题，这种发展本身也带来了新的重大 生存问题。首先，人类在取得物质生产和科学技术的巨大进步的同时，忽视了自 然界本身的存在，或者只是注意到了局部自然事物的规律而忽视了整个自然界的 规律，因而造成了生态失衡、环境污染、资源匮乏等严重后果。因此，物质生产 和科学技术的巨大发展和严重的负面效应给人类提出这样尖锐的问题：人类在自 然界中的地位究竟如何? 人类究竟应该怎样处理自己与自然之间的关系? 【2 7 】 13 浙江大学硕十学位论文第2 章基础理论 2 4 4 人为研究对象 海德格尔的存在主义哲学：即哲学研究的重点从本质( 理性) 转向存在( 个 体) ；研究对象由物( 客体) 转向人( 主体) ，或者说从理性、抽象的人转向了感 性、具体的人。 哲学上把人作为主体研究对象，在人与产品的交互过程中，人也是处于主体 地位，因此产品作为物，是人的作用对象，物的信息的表达和接收也是相对于人 的接收和表达而言的。从人为本体的角度去研究交互方式和行为，研究的是人的 真正需求的问题 科学技术是发展了，人们是富了，但各种各样的社会问题也搅得人心神不安， 人反而觉得活着不舒服。科学、法律等等，本来是为人服务的，却为什么会使人 不舒服? 于是，怎样才能使人活得更好? 人到底有没有能力安排好自己的生活? 怎样安排? 自然就成了哲学的主题。 1 4 浙江大学硕士学位论文第3 章交互扩增的具体研究内容 第3 章交互扩增的具体研究内容 3 1 打开交互方式的无限可能 海德格尔在p o 唧，l a n g u a g e ，t h o u g h ) ) 一书中说道，传统上规定物性的三 种模式是：或者把物看作是性质的载体，或者把物看作是感觉多样性的统一体， 或者把物看作是赋有材料的质料于是，一种新的思维模式就产生了，我们不 仅用它来思考物、器具和作品，而且，一般也思考所在的在者。这种习以为常的 思维模式，遇见了关于在者的全部直接经验。但这种先人之见却束缚对任何具体 在者的在本身进行思考。其结果导致了广为流行的关于物的概念，堵塞了我们通 往物之为物的本性、器具的器具本性，以及作品的作品本性的途径。 看来，发挥思的力量，最大的阻力，恰恰在于规定物的物性。 从w i n o g r a d 和f l o r e s 的理论模型中，我们看到“对于使用过程中人来说， 器具本身是不存在的，器具只有在停顿( b r e a k d o w n ) 或不在手边 ( u n r e a d i n e s s - t o h a n d ) 时才会表述其自身。在开关灯的交互行为中，开关( 按 钮) 这一事物并不存在，交互的动作和行为也都不死既定的。交互的工具和媒介 是一种不存在，因此这也为我们打开了交互方式的各种可能，开关灯也可以有各 种交互方式。例如，我们可以通过打晌指来开关灯，也可以像吹蜡烛一样对着它 吹来控制开关灯等等。 3 2 人与产品的交互模型 b a n n o nb o d k e r 在1 9 9 1 年的( ( b e y o n di n t e r f a c e ) ) 【2 】中提到，交互从h c l 人机界面起源，后来超越界面，慢慢扩展到，人与人造物的交互。在本文的研究 内容中，更侧重与人与产品的交互，计算机作为人造物也普遍使用本文中提出的 模型，但并不作为重点研究的对象。随着技术的发展和以人为本的人文思潮发展， 人与产品的交互，包括既有的产品、新创造的产品，都可以重新来思考其交互方 式，本文中的人与产品交互模型侧重从应用层面来丰富和扩增交互方式，为交互 方式以及交互产品的创新提供思路和范式。 图3 1 为人与产品交互模型，体现了把产品作为人的对象的思想，分为人与 15 浙江大学硕l 二学位论文第3 章交互扩增的具体研究内容 产品两端，人和产品都具有表达和接收的功能，并强调了人的主体性，产品接收 的是人的表达，产品表达的是人能接收的表达。人与产品交互模型从a b o w d 和 b e a l e 提出的人机交互框架模型的语言输入输出得到借鉴并延伸，并在这个模型 基础上扩增交互的方式。 m h p 人类处理器模型，也是从人对信息的处理入手，人对信息处理的处理 器包括：感官传感器、认知处理器和动作处理器。文中所述的人与产品的交互模 型，则从外在信息交流的层面切入，注重的是人与其对象事物的关系，其感知和 作用能力。 人的表达方式有：表情、手势、语言文字、声音、肢体动作( 节奏、快慢、 大小、强弱) ；接收方式：触觉、视觉、听觉、嗅觉； 对应的产品的接收方式有：传感器、物理层、化学层等；表达方式有：声音、 动作动态( 物理属性，频率) 、表情、光色、形状等。 l i i 信息交流l 口- p i o i 图3 1 人与产品的交互模型 3 3 信息表达和接收方式作为材料 把信息表达和接收的方式作为材料来拓展，其间不同的组合，通过合理的交 互行为，就可扩增和创造人与产品的交互方式。 1 6 浙江大学硕十学位论文第3 章交互扩增的具体研究内容 3 3 1 人端 人被宣称为应当是不断探究他自身的存在物一个在他生存的每时每刻 都必须查问和审视他的生存状况的存在物。人类生活的真正价值，恰恰就存在于 这种审视中存在于这种对人类生活的批判态度中。 恩斯特，卡西尔 人的价值正是在人与自然与社会的不断交互的过程中产生的。 人的表达方式可分为直接的和间接的表达方式，直接的有：肢体动作，手势， 表情，声音；间接的有：语言和文字、图形等，见图3 1 ，相互之间内容会有穿 插，比如肢体动作也可以间接地发出声音，打响指或敲鼓。 信思接收层 图3 2 人的信息表达和接收 肢体动作( m o v e m e n t ) ： 可用动作的节奏、快慢、大小、强弱来定义，根据这些要素的不同人们来表 达不同的内容。肢体动作交互的一个优点就是可以使身体得到锻炼，所以许多被 应用在健身和娱乐性的产品中，w i i 手柄就很好地捕捉肢体动作，通过加速度传 感器捕捉动作的加速度数值，数值进行处理就可以得到动作的节奏、快慢、强弱 等，并作出相应的反应。在第四章中描述的案例“小鸡快跑”就是利用人的肢体 动作作为交互的材料，通过加速度传感器来捕捉人手肘部位运动的快慢，它通过 1 7 浙江大学砸十学位论文第3 荦交互扩增的具体日院内容 计算单位时间内，手肘上下挥动的周期数的多少来定义快慢同时为了增加动作 的激烈程度，在动作的强弱上进行了低位限制，手肘挥动时必须达到设定的最小 加速度值才能计算周期。 幽33w i l 游戏手柄的动作操控 对于四个要素在表达不同的动作时，往往根据交互的方式的不同而有选择或 者着重的来补中。例如，表31 中列出的三个动作其侧重的因素也不尽相同。 表3l 不同动作的侧重因素 四要素拳击敲鼓指挥 节奏 快慢 大小 强弱 作为对动作的感知，可以是对其全部要素的感知，也可以是对其中一项或者 几项要素的感知，感知的程度也可以由精确到模糊不尽相同，可用不同的传感器 来实现感知。这当中当然不得不提到运动捕捉，运动捕捉的实质就是要测量、跟 踪、电录物体在三维空间中的运动轨迹。典型的运动捕捉设备一般由以下几个部 分组成： 1 传感器。所谓传感器是固定在运动物体特定部位的跟踪装置，它将向 m o t i o no a p t u r e 系统提供运动物体运动的位置信息一般会随着捕捉的细致程度 确定跟踪嚣的数目。 2 信号捕捉设备。这种设备会因m o t i o nc a p t u r e 系统的类型不同而有所区 1 8 浙江大学硕士学位论文第3 章交互扩增的具体研究内容 别，它们负责位置信号的捕捉。对于机械系统来说是一块捕捉电信号的线路板， 对于光学m o t i o nc a p t u r e 系统则是高分辨率红外摄像机。 3 数据传输设备。 m o t i o nc a p t u r e 系统，特别是需要实时效果的m o t i o n c a p t u r e 系统需要将大量的运动数据从信号捕捉设备快速准确地传输到计算机系 统进行处理，而数据传输设备就是用来完成此项工作的。 4 数据处理设备。经过m o t i o nc a p t u r e 系统捕捉到的数据需要修正、处理 后还要有三维模型向结合才能完成计算机动画制作的工作，这就需要我们应用数 据处理软件或硬件来完成此项工作。软件也好硬件也罢它们都是借助计算机对数 据高速的运算能力来完成数据的处理，使三维模型真正、自然地运动起来。 实现运动捕捉的有以下四大技术：机械式、声学式、电磁式和光学式。表3 2 中列出了这四大技术的实现方式和其优缺点。 表3 2 运动捕捉四大技术 技术实现方式优点缺点 机械式依靠机械装置来跟踪和测本低，精度也较高，使j 3 起来非常不方 量运动轨迹。可以做到实时测量，便，机械结构对表演 还可容许多个角色同 者的动作阻碍和限制 时表演。 很大。 声学式 通过测量声波从发送器到成本较低，对于表演有较大延迟和滞后， 接收器的时间或者相位差，者比较自由。实时性较差，精度一 系统可以计算并确