（设计艺术学专业论文）CBID系统中工业设计情境研究及应用.pdf

摘要 本文所研究的项目是“8 6 3 ”国家高新科技项目基于案例的工业设计技术与 辅助设计系统及应用研究中的一部分。通过基于情境的分析手段与研究方法探索 了基于案例的类比推理在计算机辅助工业设计领域中的表达形式，并以此建立了 数_ 搴机床辅助工业设计系统( c b i d ) 的情境匹配模块。 基于案例的推理( c b r ) 在不同领域的专家系统中的应用研究是当今研究的 一个热点问题，这其中包括了认知心理学、人工智能、计算机编程等很多方面的 内容，c b r 在工业设计领域的具体应用最重要的问题之一是对设计情境的研究。 情境的研究是当前工业设计领域应用研究的热点问题之一，目前国际上彳i 同 领域对情境应用研究有不同的模式。本文从各领域的情境研究出发，结合产品造 型认知实验，解决了c b r ( 基于案例的推理) 系统中情境表达与匹配的问题，提出 了一套c b r ( 基于案例的推理) 系统中设计情境匹配的实现方式。c b i d 系统中情境 的这种实现方式可以在现有的条件下有效的提高数控机床工业设计领域的计算机 辅助系统的辅助性，并为同类问题提供了可以借鉴的实现手段和经验。 从c b i d 系统构建需求出发，结合各领域情境研究成果，构建广义的情境概 念模型。重点在获取产品造型设计的问题求解模式基础上，结合情境概念模型， 探讨了产品造型设计过程情境模型。通过将产品造型设计过程情境模型与c b i d 系统结合，构建基于案例推理系统的情境模型，为c b i d 系统中情境匹配、设计 案例情境的表达提供了可行方法。并以此为基础规划和实现了c b i d 系统中情境 匹配的功能模块与工作流程。 关键词：c b i d ；c b r ；情境；情境模型；产品造型设计过程 a b s t r a e t t h er e s e a r c hp r e s e n t e di nt h i st h e s i si sa s u b p r o j e c t o ft h en a t i o n a lh i g h t e c h n o l o g yr e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n tp r o g r a mo fc h i n a ( n o ，2 0 0 4 a a 4 2 4 5 3 0 ) t h e m a n i f e s t a t i o no fc a s e b a s e dr e a s o n i n gi nt h ec o m p u t e ra i d e di n d u s t r i a ld e s i g nd o m a i n w a se x p l o r e di nt e r m so fd e s i g nm e t h o d o l o g ya n dp a r a d i g mm o d u l e t h et h e s i s p r e s e n t st h em o d u l eo fs c e n a r i o m a t c h i n gi nc b i d ( c a s e - b a s e di n d u s t r i a ld e s i g n ) s y s t e m t h ed e v e l o p m e n to fs c e n a r i o m a t c h i n gm o d u l ei sb a s e do ns c e n a r i os t u d y w h i l ec a s e - b a s e dr e a s o n i n g ( c b r ) h a sg a i n e da p p l i c a t i o n si nm a n yf i e l d s ，l i t t l e r e s e a r c hc a nb ef o u n do nc a s e b a s e dr e a s o n i n gi nt h ef i e l do fc b i d ( c a s e b a s e d i n d u s t r i a ld e s i g n ) r e s e a r c h e so fc a s e b a s e dr e a s o n i n ga r er e l e v a n tw i t hp s y c h o l o g y ， a r t i f i c i a li n t e l l i g e n c e ，c o m p u t e rp r o g r a m m i n g b u to n eo ft h em o s ti m p o r t a n tp r o b l e m s a b o u tc b ri nt h ef i e l do fi n d u s t r i a ld e s i g ni sd e s i g ns c e n a r i or e s e a r c h s c e n a r i or e s e a r c hi so n eo fh o tt o p i c si nc u r r e n ti n d u s t r i a ld e s i g na p p l i e dr e s e a r c h t h e r ea r ed i f f e r e n ta p p r o a c h e sa n ds t r a t e g i e st ot h es c e n a r i or e s e a r c hi nv a r i o u s d o m a i n so fs t u d i e s ，w h i c hh a v er e s u l t e dd i f f e r e n tp a r a d i g mm o d u l e s b a s e do i l c o g n i t i o ne x p e r i m e n ta b o u tp r o d u c ts c u l p t ，t h i st h e s i se m b a r k sf r o mv a r i o u sd o m a i n s s c e n a r i or e s e a r c ha n dp r e s e n t sa ni m p l e m e n t a r ym e c h a n i s mo fs c e n a r i o m a t c h i n g m o d u l ei nc b rs y s t e m t h eq u e s t i o na b o u tt h er e p r e s e n t a t i o na n dm a t c h i n go f s c e n a r i o si nt h ec b r ( c a s e b a s e dr e a s o n i n g ) s y s t e mw a ss o l v e d u n d e rt h ee x i s t i n g c o n d i t i o n ，t h ei m p l e m e n t a r ym e c h a n i s mc a ne n h a n c et h ea s s i s t a n to fi n d u s t r i a ld e s i g n s y s t e m ，a n dp r o v i d ea ne f f e c t i v es o l u t i o nt o w a r d so t h e rc b rs y s t e m s b a s e do nr e s u l t so fv a r i o u sd o m a i n ss c e n a r i or e s e a r c hr e s u l t s ，t h i st h e s i s i d e n t i f i e st h ed e m a n d sf o rt h ec b i ds y s t e m ，a n dc o n s t r u c t st h eg s c m ( g e n e r a l i z e d s c e n a r i oc o n c e p t u a lm o d e l ) t h eq u e s t i o n - s o l u t i o np a t t e r ni np r o d u c tf o r md e s i g nw a s g a i n e da n dm o d e l e d b a s e do nt h eg e n e r a l i z e ds c e n a r i oc o n c e p t u a lm o d e l ，t h i st h e s i s h a sd i s c u s s e dt h es c e n a r i om o d e li nt h ep r o c e s so fp r o d u c tf o r md e s i g n b ya p p l y i n g t h es c e n a r i om o d e li nt h ep r o c e s so fp r o d u c tf o r md e s i g na n dt h ec b i ds y s t e m ，t h e d e s i g ns c e n a r i om o d e li ns y s t e mw a sc o n s t r u c t e d i nt h ec b i ds y s t e m ，t h es c e n a r i o m a t c h i n ga n dt h ed e s i g nc a s es c e n a r i oe x p r e s s i o np r o v i d e st h ef e a s i b l em e t h o d ，a n d t h es c e n a r i o m a t c h i n gm o d u l ei nt h ec b i ds y s t e mw a sr e a l i z e d k e yw o r d s ：c b i d ；c b r ；s c e n a r i o ；s c e n a r i om o d e l ；t h ep r o c e s so fp r o d u c t f o r m d e s i g n l 湖南大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。 作者签名： 磁名 1 日期：扩占年r 月一日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇 编本学位论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密圉。 ( 请在以上相应方框内打“4 ”) 作者签名：1 1 军夯 刷噬轹婆贮彳：。一 日期：祁年丁月we t 日期：旷f 年j 、月如曰 硕士学位论文 1 1 论文的研究背景 第1 章绪论 1 2 1c b r 技术基本原理以及在设计领域的应用 8 0 年代兴起的基于案例推理( c a s e b a s e dr e a s o n i n gc b r ) 是人工智能领 域新近崛起的一种重要推理模式。它是基于相似和类比推理的一个独立的分类， 是对人类认知过程的一种模拟，它在知识难以规则化表达，具有丰富经验性知识 的领域得到了较为广泛的应用“3 。 基于案例的推理是一个问题求解的方法。通常把c b r 的推理过程概括为4 r 一 一检索、重用、修改、保存，如图1 1 0 1 。c b r 先从案例库中检索出与当前问题类 似的以往问题的解决方案，称为案例；再以此为出发点，综合运用领域知识和推 理技术帮助设计师不断交互修改该案例，直至产生能够解决当前问题的新方案； 最后将评估合格的新方案作为案例存入。 图1 1c b r 的推理过程 资料来源：冷挤压工艺设计的c b r 系统及其关键技术研究 c b l d 系统中工业设计情境研究及应用 案例库中。一般知识是c b r 过程的支撑，即c b d 所有过程中所有模块的技术 或算法又都是基于一般知识的。也许说，c b r 所有模块中都有一一种内在的一般知 识结构。 ”1 ac b r 与p c m 设计方法”1 ( 描述了从 图i 2c b r 与p c m 设计方法的对应 设计问题提出到获得设计结果，所需 资料来源： c b d 系统应用与产品变型 要进行的一般性的步骤和过程。) 的对 设计的关键技术研究 应关系如图1 2 。 近年来在国外出现了将基于案例的设计( c b d ) 系统的研究和开发引入设计领 域的趋势。c b d 系统是新兴的人工智能技术c b r ( c a s e - - b a s e dr e a s o n i n g ) 推理 技术在c a d 领域应用的结晶，是一种组合或修改已存在的设计结果，以产生满足新 设计要求的新设计的过程。1 。卡洛德( k o l o d n e r ) 在t 9 8 8 年提出了基于案例的设 计( c b d ) 的概念。从纳文( n a v i n c h a n d r a ) 的c y c l o p s 一一第一个真f 的c b d 系统 丌始，c b d 已经在商务、建筑设计、机械设计等领域得到了很多成功的实践。开发 出的相关系统包括j u l i a 、c a d r e 、c a s e c a d 等。c b d 技术在计算机辅助设计( c a d ) 领域中应用的可能性也已经得到了验证”“。华( h u a ) a n d 福尔廷斯f a l t i n g s 所建立的一个案例式设计系统c a d r e ( c a s e b a s e db u i i d i n g d e s i g ns y s t e m t h r o u g hd i m e n s i o n a i t yr e d u c t i o n ) ，是针对建筑物的尺寸调适而发展的系统； c a s e c a d ，f a b e l ，c a d e t 系统均用于辅助设计。 基于案例的推理、基于规则的推理和基于模型的推理是问题求解的强方法。1 。 基于案例的推理的推理依据为具体的场景。具体场景中存在大量不同的因素的影 响。这些不同的因素构成了情境。情境发生变化同时，完成特定任务的执行过程 相应会发生改变。目前的c b d 辅助设计系统对情境的研究不足，这正是本论文研 究的出发点之一。 硕士学位论文 1 2 2c b i d 系统功能定位和特点 c b i d ( 基于案例的计算机辅助工业设计) 系统是湖南大学赵江洪教授及其课 题组开发用于数控机床造型、色彩和标识设计的计算机软件平台。c b i d 系统是 “8 6 3 ”国家的科技攻关项目专题基于案例的工业设计技术与辅助设计系统及应 用研究内容，其出发点是通过基于案例的推理系统辅助设计人员从事特定工业 产品的造型设计活动。系统用户基本上可以分成工程技术知识背景用户与具有艺 术知识背景用户。 1 2 前期研究成果与课题来源 1 2 1 十五期间研究成果与i c a i d 系统 在“九五”攻关项目的基础上，借鉴了“九五”系统的研发过程中及运行之 后的问题和经验，以“十五”国家的科技攻关项目专题基于设计知识与用户知 识的网络化数控机床造型设计与人性化界面技术及应用研究为研究基础，紧密 与国内多家主机厂的技术合作关系，研发了一个全新、完全自主知识版权的数控 机床工业造型设计与人性化设计系统平台。如图i 3 所示的“十五”时期i c a i d 系统网站页面。 图1 3 “十五”i c a i d 系统页面 “十五”期间解决的问题和取得的研究成果主要有： ( 1 ) 形成了基于设计知识与用户知识的建模理论与方法。从用户的需求出发，结 合用户知识及设计知识的特点，实现了以用户需求为中心的系统开发方法。 ( 2 ) 实现了网络协同造型设计过程的规划、集成与优化。研究基于网络的造型设 计系统的可行模式、结构特点和实现方式，对其中知识库、项目管理和协调机制、 数据和模型管理等技术问题进行研究并实际应用，建立适合数控机床造型设计的 网络集成系统模型“。 ( 3 ) 体现了人性化的界面设计技术。从机床使用者角度出发，以调查研究为手段， 重点研究机床产品的综合人性化界面问题，从认知心理、审美心理等多角度全方 位地描述预计创造性设计相关的人性化设计问题，提出机床人性化设计的设计要 c b i d 系统中工业设计情境研究及应用 素及评价准则，建立一套行之有效和适合我国国情的人性化设计的技术方案。 ( 1 ) 数控机床快速造型设计技术。研究基于协同网络的并行设计技术、基于快速 原型的快速造型方案设计技术，实现机床产品造型设计的快速多样化。 1 2 28 6 3 课题的提出和前期的研究 在“十五”攻关项目的基础上，尤其是“十五”系统的研发过程中及司1 用性 分析实验的基础上，提出：以“8 6 3 ”国家的科技攻关项目专题基于案例的工业 设计技术与辅助设计系统及应用研究为目标，充分发挥与国内多家主机厂的技 术合作关系，研发一个可以实际应用的案例资源和案例辅助设计系统平台。 “8 6 3 ”课题的主要研究内容和目标如下： ( 1 ) 在“十五”国家科技攻关成果基础上运用“基于知识的i c a i d 系统”与沈 阳第一机床厂、沈阳中捷机床有限公司、北京机电研究院、汉川机床厂、江苏多 棱数控机床厂、长城数控机床厂、济南第一机床厂、南京数控机床公司和大连机 床厂等主机厂密切合作进行机床外观造型设计、色彩设计、产品形象设计，为每 家主机厂提供3 - 5 种型号的机床造型设计方案，并提供1 种型号产品的钣金结构 设计方案。 ( 2 ) 通过一系列机床装备的造型设计案例，建设包括立式加工中心、卧式加工中 心、数控车床、立式车床、龙门加工中心共五种案例库资源，构建基于案例的计 算机辅助工业设计系统，并实现基于因特网构架的设计创新平台。 ( 3 ) 对基于案例的计算机辅助工业设计系统进行软件著作权登记，形成自主知识 产权。 ( 4 ) 基于因特网构架的设计创新平台在3 家主机厂联网示范应用。 基于上述研究内容和项目要求，整个研究过程分为三个阶段：实验研究和理 论创新阶段、造型设计和案例库资源建设阶段以及网络设计平台建设和运行阶段。 本文的工作和研究贯穿于这三个阶段，主要集中在c b i b 系统中类比推理情境的构 建。 1 3 研究目标、方法与组织 本文在已有的c b r 研究基础上，结合各领域的情境研究，通过产品造型设计 认知实验，提出了一套创新的实现模式：即把情境匹配与“十五”系统相结合， 构建基于案例推理的，适合于工业设计的智能辅助设计的情境匹配功能模块。 本文从c b i d 系统构建需求出发，结合各领域情境研究成果，构建广义的情境 概念模型，重点研究获取产品造型设计的问题求解模式基础上，结合情境概念模 型，探讨了产品造型设计过程情境模型。通过将产品造型设计过程情境模型与 c b i d 系统结合，构建基于案例推理系统的情境模型，为c b i d 系统中情境匹配、 硕士学位论文 设计案例情境的表达提供了可行方法。并以此为基础规划和实现了c b i d 系统中情 境匹配的功能模块与工作流程。 系统开发采用多种技术的综合，包括j a v a s c r i p t 、f l a s h 、x h t m l 、c s s 、d o m 、 p h p 、m y s q l 、a c t i v e x 。c b i d 系统运用的服务器端脚本语言是p h p 。c b i d 的知 识库采用m e t a d a t a 技术实现。c b i d 系统的数据库采用m y s q l 技术实现。 本文主要涉及的研究问题： ( 1 ) 各领域情境研究成果 ( 2 ) 产品造型设计的问题求解模式研究 ( 3 ) 产品造型设计过程的典型情境模型 ( 4 ) c b i d 系统中在类比推理过程中任务定位 ( 5 ) c b i d 系统中情境匹配模型与设计案例情境 c b i d 系统中工业设计情境 | j | _ 究及廊用 第2 章工业设计与情境研究 2 1 各领域中情境理论研究 8 0 年代以来，国际上各领域中开展了情境的研究，在具体领域中情境的定义、 表现与应用有所不同。根据研究视角的不同，最具代表性的情境定义有以下两种： s c e n a r i 0 ( 剧本、剧情) 与c o n t e x t ( 语境) 。 2 1 1 关于s c e n a r i 0 ( 剧情) 的情境定义 这类情境研究主要集中在认知心理学与剧本的领域研究，这类情境研究将整 个特定情景( 故事) 作为情境，研究者在故事之外研究情境的表达与结构。 ( 1 ) 在认知心理学中，特尔林( t u l v i n 9 1 9 7 2 ) 对长时记忆提出了情景记忆与语义 记忆的区分“，二者的区别在于编码与提取时的系统动作所伴随的主观感受不 同：情景记忆过程伴随在意识性回忆个体经历的某一事件或状态所体验到的某种 察觉状态；语义记忆过程伴随着认知的察觉状态。 在认知心理学中根据复杂程度的不同，情景记忆中信息的表征结构主要有两 类：简单的命题表征和脚本。简单的命题表征为c = a ( c p ，c v ，c u ) a 代表关系性 概念，c p ，c v ，c u 各代表代理者，收纳者与工具。例如：生活情景k a r lh i tm a r k w i t hac h a m p a g n eb o t t l e ( 卡尔用香槟滔瓶击打马克) ，表征为：h i t ( k a r l ，m a r k ， c h a m p a g n e b o t t l e ) ，值得注意的是命题本身也可以作为其他命题中的角色等，最 终形成一个大的关系网络来表征复杂命题。 对于更加复杂的，并且反映了客观世界的时间和因果结构关系的信息，史兰 可( s c h a n k ) 与艾贝尔森( a b e l s o n ) 提出了脚本理论3 ，脚本是用于表达日常 生活事件根据发生顺序进行编码所形成的知识结构，是特定情境下特定经验性的 结构。根据脚本理论对于去餐厅吃饭的情景的脚本分析图，如表1 1 。 在这个脚本中关系就是各种行动。脚本被情景中的特定人员所填充( 如高个 子服务员头发向后梳者) 形成具体情景的描述。 史兰可，1 9 8 2 ，1 9 8 6 的理论以及艾森克( e y s e n c k ) 和基恩( k e a n e ) ，1 9 9 5 所 提出的动态记忆理论( d y n a m i cm e m o r yt h e o r y ) 修正脚本理论的无规则与不灵活 的缺点1 。他们发现脚本的各个部分是分层次组织起来的上层水平是一般目标 ( 如在餐厅吃饭) ，中层水平是各种表示行动组合的场景( 如进入、离开、点菜) ， 而在最底层水平是各种行动本身。动态记忆理论后来成为基于案例推理方法的认 知心理学理论基础。 硕十学位论文 表1 1 去餐厅吃饭情景的部分脚本分析图 资料来源：认知心理学 脚本名称成分特异性动作 在餐厅吃饭进入餐厅走进餐馆 寻找餐桌 决定坐在哪里 走向选定的餐桌 点菜拿菜单 看菜单 选择食物 服务员来到面前 在动态记忆模型中，知识表达是一种分层结构，也称为“情节记忆结构包”， 或“情境记忆结构包”。动态记忆模型其基本的思路是将多个具有相同特征的特 殊案例组合为一个更具一般性的模式中，称为一般情境，或“范情境”“。 一个一般化的情境包含三个特征类别：范畴集( n o r m s ) 、案例集( c a s e s ) 、 索引集( i n d i c e s ) ，如图2 1 。范畴集指一个范情境下所有案例都具有的共同特 征，表达案例的共性方 面的特征。索引集指一 个范情境下所有案例所 具有的差异性特征，表 达案例的差异性方面的 特征。而某一个单独的 索引可能指向一个案 例，也可能指向比其所 在的范情境下一级的相 对具体的范情境。因此， 范情境也有一种层次结 构 如果存储案例时， 两个案例或两个范情境 处于某一个索引之下， 也将建立一个新的范情 境。因此，记忆模式是 动态的。动态记忆模型 图21 案例结构与范情境 资料来源：c a s e r a s e dr e a s o nn g ! ! ! 呈至丝童三些塞茎堡墼! ! 垒丝壁里 由丁彳i 仅可以存储特殊的范情境，而且被认为是呵以存储一般知识。所以被认为 是接近于人的推理和学习过程。 ( 2 ) 在戏剧( 电影) 中情境表现为剧本。人物行为动作和故事线发生在舞台上或 屏幕里，而观众是在外欣赏整个剧本。剧本创作要素分为主题与情节“， 主题包括人物与动作，如图2 2 “。动作指发生了什么事情，又包括客观事 件与主观体验。动作的主观体验是剧本关注的重点和目的。而人物指遇到这件事 情的人。剧本中的人物要素包括人物的需求和对人物塑造影响的行为。一个人的 行为而不是他的言谈，表明了他是一个什么样的人。 主题 广1 动作人物 ii 广_ 1 广1 客观事件主观体验人物需求行为塑造 图2 2 剧本创作中的主题 资料来源：电影剧本写作基础 情节之根本含义如同文学创作时之起承转合四步骤。剧本创作将情节结构化 为示例( p a r a d i g m ) “，如图2 3 。示例是所有好的电影剧本的基础。开端、第 幕结尾的情节点i 、第二幕结尾的情节点i i 和结尾。这些是剧本情节的关键点。 每一个情节点都把你的故事推向前进，一直到结局。 在戏剧( 舞台剧) 中戏剧中的行为动作产生于戏剧的对白语言之中，它本身 就是用口头讲述出来的文字。而电影剧本就是一个由画面讲述出来的故事。剧本 通过语言描述与图像的方式来表现情境。 第一幕第二幕第三幕 开端( b e g i n n i n g ) 中段( m i d d l e )结尾( e n d ) li a _ 1 一+ 一z ii 建置( s e t u p )对抗( c o n f r o n t a t i o n )结局( r e s o l u t i o n ) 第1 3 0 页第3 0 9 0 页第9 0 1 2 0 页 情节点i 情节点i i 第2 5 2 7 页第8 5 9 0 页 图2 3 剧本示例 资料来源：电影剧本写作基础 硕士学位论文 2 1 2 关于c o n t e x t ( 语境) 的情境定义 这类情境定义主要集中在情绪心理学与文学的领域研究，这种情境研究将特 定情景( 故事) 中的某部分作为中心视点，特定情景( 故事) 的其他部分作为中 心视点的情境。研究者通过中心视点来研究情境与中一t l , 视点的相互影响关系。 ( 1 ) 情绪，t l , 理学领域中，研究者在2 0 世纪8 0 年代后期与9 0 年代开始关注中对 情绪的发展产生影响的社会情境关系。情绪心理学的情境研究集中在情绪社会化 和情绪社会结构论研究，情绪社会化研究认为情绪植根于社会情境关系中，社会 情境关系的不确定性决定了情绪的形成具有多样性与多变性。个体情绪与社会情 境关系之间是互相渗透和互相作用的“。情绪与情境之间的关系表现为情绪的社 会化过程，情绪在社会化过程中最终形成复杂情感，通过情绪策略影响人的目标 行为“。情绪社会结构主义综合论将情绪区分为基本情绪、对象指向情绪和复合 情绪，复合情绪是通过认知评价和有关情绪的社会相互作用中获得，是基本情绪 和对象指向情绪的多元复合的精致产物“。设计是一种思维活动，这个思维过程 将会受到各种因素的制约“。设计过程也可以看作是设计思维情境化的过程，影 响设计结果的复合思维由基本思维和针对情境的思维多元复合而成，因此情境对 设计来说是重要影响因素。设计是情境中的设计，工业设计领域的情境研究是至关 重要的。情绪心理学从动态发展的角度研究情绪与情境的关系，研究复合情绪的 形成与影响，这对工业设计情境的研究有很高价值。 ( 2 ) 语言学领域中，话语是讲话人在一个特定场合下对某一语言的句子的使用。 话语有音调、音质、音量、快慢和方言之别，具有实际交际价值，是物质性的。 话语义指的是某一个句子在特定的情境中所具有的意义。话语义根本上来说是概 念义和情景义的复合“”。情景义是在具体使用情境下的意义，情景义包括当前语 境与背景知识。概念义指的是过去所经历的各种情景的实际运用中提炼出来的。 通过各种语言运用情境知识的积累、别人的纠正、使褥孩子逐渐领会获得的语言 形式的概念义。词义的核心成分是概括义，往往一词多义。获得一个准确、具体 的话语义的过程是就是词义在搭配义、语法义、情景义一层层的影响下逐步缩小 语义范围，明确句义1 。 语境论研究者弗雷格( f r e g e ) 、斯特劳森( s t r a w s o n ) 、奎因( q u i n e ) 等极 力主张应从社会功能和使用情景角度来考察语言，语言具有情景意义和形式意义， 并认为语言的意义只能在具体的语境中加以确定。韩礼德( h a l l i d a y ) 的一句话 可以代表语境论的观点：m e a n i n gi st h eb r i d g eb e t w e e n1 i n g u i s t i cf o r m sa n d s i t u a t i o n ( 语义是语言形式与语言情境的桥梁。) “7 3 韩礼德通过研究语言的 社会功能，从语言的交际用途来研究语言。如何在某社会情景下正确使用语言， 即掌握好语言的情景意义，是不容忽视的。 ! 呈! 呈至筌! 三些堡垒羹丝竺垒垒窒星 在语境论中语境( c o n t e x t ) 即符号的使用情境”“，“c o n t e x t ”原意为 二下 文，即个词、一句话，乃至一个段落，都是在一定的前文和后文的照应中说出 或写出的。它的意义也就应在上下文的关系中来确定。语境一词的意义除了上下 文关系以外还包括所有影响到上下文的意义的语言环境。“共时的” ( s y n c h r o n o u s ) 语境观念认为同样是一个词汇、一个句子，在不同的段落、不 同的文章中就有着不同的意义。还有“历时的”( d i a c h r o n o u s ) 语境观念认为语 言必须与它的历史背景相联系才有意义。如成语典故，按字面去解释是无法理解 的 2 1 3 情境概念模型 通过对以上几个研究领域中情境分析构 建情境概念模型： 情境是一种基本的认知机制与人类智 能，是一种在片段记忆或工作记忆中实时构 建的心理表征。情境具有研究、分析、想象、 创作与信息传达之功能。情境概念模型综合 了s c e n a r i o ( 剧情) 与c o n t e x t ( 语境) 两 种研究视角。情境具有故事结构同时又在一心 理引起情感体验。当前的研究有偏重情感体 验的情境研究与偏重故事结构的情境研究。 在具体领域中情境概念模型有不同的概念偏 重与表达形式，称为情境中的“情境”。 情境的基本概念模型由主题、角色、动 作( 关系) 与可能引起的情感体验组成。在 特定的研究目的下，情境模型有一个情境重 情艟体验 主题 9 a ，b ，c ) 情节 圆申国 a ，b ，譬蜘始状枣的惰赘妇绝 c = 。葬件所涉搜到的期和_ | = l = 境 p ；晴境角也之问拱i 芙系或小件 一对e 忭巾童! 动角色的孵响 斟髀= 墩曲角色的压i ；莹响 图2 4 情境的基本概念模型 点b ，该情境重点处于情境网络中，受到当前情境与处于情境网络中上层的宏观 情境共同影响，如图2 4 。 情境模型具有动态性、具体性和层次性特点。在分析情境模型的构建和情境 信息的提取过程中，需区分三种不同的模型：如图2 5 ( 1 ) 动作情境模型。动作情境模型为了表现特定的、具体的最基本的动作情境， 随着时间推移或因果推理，动作情境动态变化，同样对于情境中的角色a ，随着 情境动态发展，角色b 逐步情境化形成b 2 、b 3 。 动作情境的具体性体现在是当时的瞬间的动作，如高个子的头发向后梳的设 计主管把新一轮的草图递给陈某某。 ( 2 ) 命题情境模型。命题情境模型是由一系列相关的动作情境组合成体现某主题 硕士学位论文 的情境模型，该情境模型是一系列的动作情境最终形成的相对静态的情境，模型 表征了命题下动作情境的发展情况与各角色之间的因果关系。角色a 在命题情境 模型中表现为最终状态b 3 。 命题情境模型同样具有动态性与层次性，命题情境也在动态发展，对于角色 a 来说这时角色b 3 只是一个中间状态。对于多个相互关联的命题情境可以投影组 合成一个更上层的命题情境，以此类推可以构成整个命题情境网络。命题情境模 型的具体性表现为特定命题下的情境状态与该命题在人心理引起的情感体验。 ( 3 ) 典型情境模型。典型情境模型从命题情境模型演变而来，用于更加稳定的情 境模型构建。典型情境模型类似于命题情境模型的示例。认知与推理时，人们一 般会首先激活和启用所涉及典型情境模型。典型情境模型作为情境的框架因为其 稳定性便于使用与研究。 典型情境模型比前两种情境模型更加静态化和语义化。典型情境由多个相关 的范情境构成。典型情境模型中范情境的提取原则、结果同该主题的领域特点紧 密相关。通过对命题情境网络的提取构建典型情境网。 悄蹲体验 动作 i s , i 1 1 3 f c 协* 因触 情瞎体验 劬作 氐( b 。c ，1 1 ) ，鲁t b ) 一回| 酝幽 固申圈 t i ) 动作情境模型1b ) 动 t 情境艇射2c ) 动怍储蟪嵌型3 情感体验 命题 a ( a ，b ，c 。d ，a ，b - c ”f 喜坚固 萨恻 囚芈崮热圈 d ) 命题情境模型 a ，b ，2 棚蛤栈；棼i l j j 情景角也 一 曲稍。中l 拗角色时蟛嘲 一- 蹲制一 - 被动角色的反影响 典删情堪 命越 口i ，1 1 n i 固丰困一固 a ，b ，= 0 l 件所涉强f q 的物肺环艟 1 ，2 。3 - 情境的动卷发雕流程 图2 5 三种情境模型 典耀情境横嬲 a ，k ，= 动杰变1 七状奄纳情帑角乜 鼻= 协墙角色之n j 的关系或譬竹 三种情境模型的特点不同，情境动态性与具体性的程度也不同。转化关系关 系如图2 6 。 ：呈! ! 呈垂丝耋三些坠茎堑堡竺塞丝璧星 图2 6 三种情境模型转化图 2 2 情境在设计领域应用的现状 在创造性设计中情境研究应用为情境故事法，亦称剧本法( s c e n a r i o ) 。一般 人所认知的情境故事法最早是由英国i dt w o 设计公司与美国设计公司 r i c h a r d s o ns m i t h ( 目前已被英国f i t c h 设计公司所并购) 共同为全禄公司开发复 印机面板设计时所用的方法，最先的应用是从观察使用者情境开始；然后才慢慢 被广为应用于各类产品设计上，所以情境故事法最早是应用于互动设计” i d e o 设计公司于9 0 年代首先将情境故事法应用到产品设计流程中，i d e o 创 新设计程序之五步骤是：( 1 ) 了解现况一( 2 ) 观察一( 3 ) 可视化与预测一( 4 ) 评估与 修正一( 5 ) 执行，情境故事法用在第3 步骤之可视化与预测j 阶段，利用各种不 同的剧本，详尽的仿真各个使用者如何使用产品或服务“。 国际上另一著名设计公司p h i l i p sc o r p o r a t ei n d u s t r a i ld e s a i g nc i d ， 电将情境故事法用在未来产品设计开发工作上，p h i l i p sc i d 发展未来产品有 六步骤；( 1 ) w o r k s h o p 脑力激荡一( 2 ) 互动设计一( 3 ) 情境叙述一( 4 ) 实体模型制 作一( 5 ) 产品呈现一( 6 ) 摄制影片，其中互动设计j 与情境叙述j 两阶段，常 使用情境叙述、故事板、或拍摄影片等剧本手法，来说明使用者需求及未来产品 的概念。 情境故事板的应用已渐为欧美产业及设计同业在产品创新设计开发过程中， 广泛应用。其基本原理为以使用者为导向，于设计开发过程中，不断以可视化及 实际体验方式引导参与产品设计开发人员，从使用者及使用情境的角度，来发掘 硕士学位论文 评断产品设想的成熟度与周全性“。 台湾著名科技产品公司宏薯公司利用 情境故事法成功研发了万事通a c e rp a c ( p e r s o n a la c t i v i t yc e n t e r ) j ，获得1 9 9 3 年台湾精品奖的金质奖开发公共区用视 讯会议产品的概念构想发展剧本及场景 “。公共区用视讯会议产品部分剧本如表 2 1 及场景如图2 7 故事板是通过情境分析和表达来辅助 设计的主要方法。在设计中故事板主要运 用到深化i d e a ，并把想法视觉化的第一个 图2 7 公共区用视讯会议产品剧本 阶段，如图2 8o 故事板通过建立一个故 主场景 事情境，可以让设计师产生和用户接近的 资料来源：情境故事法应用于产品创 情境体验，真正发现问题，寻找解决方案， 新设计与教学之探讨 另外还可以发现新的问题。这个情境就是 人使用物( 设计对象) 的场景，是一种用户情境，如图2 9 。s t o r y - t e l l i n g 可以 根据以前的故事，激发灵感，产生新的故事，形成新的设计。 表2 1 公共区用视讯会议产品部分剧本 资料来源：情境故事法应用于产品刨额设计与教学之探讨 场景情境描述需求 1j e n n y 是一家光学公司的设计入员，这天早上9 ：0 0 左右，她在 火车站等火车，由于火车误点一小时，但是2 0 分钟后，她必须 在会议上提出报告，会中她要的小模型也在她手上。 2还好，在火车站的大厅边设有影像电话亭j ，她走到里面从公 p c m c a 、s m a r tc a r d 需求 文包拿出影像电话卡j 插入，先接通公司的t i n a 后，再由或收费卡i n s e r ts l o t t i n ac a l l 外面j “告公司一起进行会议j 。 o m u l t i - p o i n tc o n f e r e n c e 需求 由公司的豪华型方可三方通话 3首先由她发言提议，她一边发言一边将一叠a 4 文件放在f 文件a 4 ( a 3 汶件框 框j 上，当要开始说明文件后，她按下“c a m e r ar e m o t e ”键，o c a m e m m t a t i o g 功能 镜头自动转向文件，a u t of o c u s 后，她按“s e n d ”，开始张a u t of o c u s 功能 一张的翻开，并加以说明，这时广告公司对其中一份文件提出o c a p t o r e 及c o p y 功能键的需求 u p d a t e ，j e n n y 看了以后按下“c a p t u r e ”键将它c o p y 下来。 a u t of o e u s ( s w , h w ) 三：煎三i 建 图2 8 故事扳在设计过程中位置 耋! 1 2 圣竺! 三些丝：生篁鎏竺塞垒鏖星： ， 图2 9 故事情境板 故事板包含了h u m a n ( 主要角 色) ，o b j e c t ( 产品或某功能) ，a c t i o n ( 事 件或行为) ，e n v i r o n m e n t ( 环境) 。a c t i o n 将角色、产品与环境联系起来形成故事 板内容。故事板可以理解为情境中的角 色与产品( 系统) 交互行为，如图2 1 0 。 故事板中环境包括时间、地点、周 围的情况等一系列的内容，具体的故事 情境反映了整个社会、经济、技术、文 化以及具体设计问题等因素。 故事板的设计过程分为三步：( 1 ) 角色设定与角色描述：( 2 ) 构建故事情 角色产品 白 图2 1 0 故事板要素的关系 境：时间、地点、环境、人物活动空间、范围等。( 3 ) 把角色放在某个情境里， 讲一个故事。故事中应该包括对问题的研究和自己的想法。( 4 ) 通过故事板可以对 故事中各个阶段与主题相关的问题进行分析，每个事件都用表格叙述与绘图方式 表达，用这种双重编码表征方式来表达使用者与产品的互动关系，可以帮助构想 与交流。 情境故事法中情境的构建和表达是一种设计分析方法。设计师在设计活动中 通过视觉化构建情境故事的方式与用户交流。通过构建情境故事的方式设计师从 用户环境获取信息，最终通过通过构建情境故事的方式以产品的形式将处理后的 稍 硕士学位论文 信息传递给用户。 2 3 基于案例的工业设计与情境研究 设计是一种思维活动，这个思维过程将会受到各种因素的制约“。设计过程 也可以看作是设计思维情境化的过程，由于影响设计结果的复合思维由基本思维 和针对情境的思维多元复合而成，因此情境对设计来说是重要影响因素。设计是 在情境中的设计。 c b i d ( 基于案例的工业设计) 系统通过基于案例的推理系统辅助设计人员从 事特定工业产品的造型设计活动。产品造型设计的问题求解是一个典型的类比推 理的过程”“。系统用户通过系统对过去或他人设计案例的分析，产生新的造型 设计的创意”。也就是说通过过去设计案例到当前所处的设计环境的类比推理完 成创新设计。 c b i d 系统中的情境与情境故事法不同，c b i d 系统中的情境研究主要针对此过 程中过去设计案例的情境与用