物联系统中的家居产品开发设计

1、物联系统中的家居产品开发设计从 2014 年下半年到 2015 年，“物联网”取代“大数据”成为又一被 全领域热炒的概念，趁此东风各类自带物联网、互联网标签的新产品 和设计纷至迭出成井喷之势。多数设计一经亮相便夺人眼球，在众筹 上一呼百应，不过产品面市之后却反映平平，很多用户评价都难掩失 落，对“物联网”的质疑之声也随之此起彼伏。不得不说，这些新设 计中有相当一部分是在浑水摸鱼，汽车加装 3G模块可上网，自行车可 记录里程和生物学信息，电灯可用手机开关等，这些被标榜以“物联 网”之名的功能，看似很有意义，实际上远远不够，并没有使得设备 使用和人的生活更高效，只不过又将手机加入进来，用户依然受制

2、于 设备之间的通信冗余，事实也证明，市场对这类兜售概念和情怀的产 品并不买账。物联网源自于欧盟的 IoT (TheInternetofThings )概念，这个说法略 有误导之嫌，因为并没有新的“网”被建立出来，从工业设计的角度 看，美国采用了更加专业的表述： CyberPhysicalSystem (CPS，直 译为物与物相联的系统，即物联系统。物联实现的是设备与设备之间 自动通讯，实现无缝互操作及对数据的泛化抽取和使用。原有设备与 设备间需要介由人去交换信息和确认下一步动作，而物联系统中的设 备之间能够直接通信，通过预设机制自动完成工作，如人们不需要查 看牛奶和鸡蛋是否过期或用完，而由冰箱

3、自动处理存储信息，联系清 理或联网下订单。物联产品的工作更智能、更高效，进一步削减了人 的冗务，当扩展到家庭、办公、社区、城市甚至更广的范畴，物联系 统将从全局实现更高质量的生活，其远景从 IBM的智慧地球计划中可 窥见一斑。一、物联产品和家庭物联系统从单一产品角度看，物联系统中的设备具有与用户和其他设备信息和 功能互联的基本特征。以 NEST亘温器为例，NEST会识别房中是否有人、 记录用户的作息习惯和温度喜好，并且会利用算法自动生成设置方案， 经过一段时间的记录，NEST就会自动制订恒温器的时间和控温计划， 无需用户再行设置。NESTE经具备一定意义的物联产品的特性，除此 之外，完全意义的

4、物联产品还表现在与所处系统内的其他设备互通有 无，例如：恒温器会在即将开始运行时“告知”受其关联的设备，窗 户获知后自动关闭以节能，加湿器获知后开启监测湿度等。从系统来 看，家庭物联系统在层级上处在基础的位置，较简单的产品结构和小 环境使得它的搭建相对容易。从当前的市场看，智能家庭的概念似乎 与家庭物联系统的概念有所相合，传统自动化出身的智能家居厂商提 供的往往是面向照明、安防、可视化等住宅控制的智能系统，而以多 设备互联为核心的家庭物联系统，更多的是互联网型企业的天下。实 际上近 2 年来，家电企业、移动端厂家、云平台等在这个领域动作频 繁，国内小米和百度都从路由下手，持续发布新的家居产品和

5、软件； 海尔、美的等传统家电厂商也开始独立或与移动端合作开发物联家居 产品；国际上，Google 一直都不掩饰其全方位 OS生态链的野心，在对 物联技术研发和系统搭建上走在最前；同为互联网企业巨头的 Apple 占有最广的目标用户数据端口，此次推出新的可携终端和 HomeKit 组 件也明确表达了这方向的意图。从家庭物联系统的功能和应用场景看， 高技术消费化加上通用家居设备普遍缓慢的汰换速度，让达到这些设 想还要走相当长的一段路， Gartner 技术成熟度报告分析也表明智能家 庭市场还需要 10 年的成长。即使如此，物联系统家居产品及所带动的 商机已经崛起，据预计到 2018 年物联网产业将

6、占到世界半导体产业规 模近 10%，其中家用物联网市场接近 50 亿美元，近期诸多大型互联网 企业的动向与这个趋势显然相合。二、家庭物联系统的结构从上文所述中不难发现，完全意义的物联系统功能实现的核心是大数 据应用。自互联网发展以来，大数据的采集和累积早已不是问题，但 对于物联系统中的产品来说，其所服务的最终客体是用户，而用户数 据的深度挖掘，尤其是生物数据的抽取却是在近几年可穿戴产品消费 化后才得以实现，人携终端不论是在数据信息角度还是交互控制角度， 在家庭物联系统中都是无可置疑的核心。硬件技术上，设备间通讯是 关键问题，这也是当前很多采用 WiFi 或蓝牙联接的物联网产品的薄弱 之处。蓝牙

7、和 WiFi 连接的认证时间和耗电都十分可观，并不适合物联 系统的需求，当前来看更有发展空间的技术应是通过边缘路由链入互 联网，以多跳网络和自组网实行多节点中继传递，以管理能耗和通信 距离。实际上在今年 5 月的 I/O 大会上， Google 发布的“智能家庭网 关”硬件组所支持的 Thread 协议就是采用这样拓扑的物联通信标准， 支持设备与邻近设备的低功耗通信。但显然 Google 并不是唯一先手， Intel 、高通 AllJoyn 、 Apple 也都在推动各自的通信标准，以期抢占 主导权。虽然从生产和经济角度来说，物联家居产品和核心硬件的消 费化尚且有一段路要走，但技术上实现已经不

8、是问题。以此为基础， 我们能够规划出家庭物联系统的产品结构： 1 控制和管理中心产品：人 携终端。当前最广泛的终端是智能手机，但可穿戴产品的崛起正在动 摇手机的地位，毕竟后者在数据摄取上优势毕现。 2 其他物联系统家居 产品和设备。包括传统家电类产品以及新电子化和智能化的设备，如 门窗、淋浴、台灯等。三、物联系统家居产品开发设计功能与传统家居场景和智能家居不同，家庭物联系统提供的服务更多地面 向用户，对家居设备的应用场景实行扩展，走向更进一步的“智慧产 品”和“智慧家庭”，在功能结构开发上都将有不同的方向。（一）从系统的角度看，传统家居是在解决已知问题，而家庭物联系 统旨在发现新问题并协同解决

9、，进一步减少设备与用户之间的功能参 与，加深信息参与。 1 立场和范畴家庭物联系统将与其他与用户相关的 系统间实行信息和功能互联。 2 核心功能摄取数据和反馈。信息上主要 体现在与相关的其他系统共享，以及提交报告、资料、计划等给用户 终端。功能动作上的反馈主要体现在自主调整运行模式、发现和自主 解决系统问题（如检修）等。提取信息和响应。对于某一设备来说， 响应主要是指针对所得信息及指令展开工作。对于系统来说，响应还 包括了配合用户活动等信息调整系统中各设备的运行，实行计划能源 和时间管理等。（二）从单一产品的角度看，物联系统中用户与产品之间的关系不再 止于智能的操作与回应，而向更加智慧的交互关

10、系进化，驱动这个进 化实现的是设备外在功能自主性的大幅提升。 1 核心功能本机：物联系 统家居产品能够自主识别和摄取数据、获取和同步信息，并依据信息 为用户自动调整本机运行模式、制订和向用户提交计划。联机：产品 能够自主与其他设备通讯，并要求其他设备合作。2 扩展可用性突破传统家居产品的功能设置，以更能动的工作形态运行。四、物联系统家居产品设计方向产品形态为满足上述功能要求，家居产品设计形态也随之有较多的调整，从所 诉核心水平对产品形态的影响看有以下方向：（一）深度学习水平物联产品具有能够为本机主动摄取数据并使用的 深度学习水平，为此，除可联网外，产品设计中将会需要考虑对外数 据端口和用户交互

11、端口设计。深度学习的水平也让家居产品与用户之 间的关系形态发生变化，要求对物联家居产品的人机交互设计也随之 调整。 1传感端口家用设备将使用传感端口摄取部分数据，例如NEST采用内置在显示屏内的运动探测器辨别家中是否有人。当然，如果泛 化到全系统产品上，单机端口可能会被更高效的联合传感网取代。 2 传 统人机交互界面的消解物联产品的自主性大大降低了用户对机端操作 的需求，转而采用更灵活的 Apps 操作，传统家电嵌入机端的人机界面 很可能就此消解。 3 多感官交互和虚拟交互设计因安全等原因尚需机端 控制时，仅存的物理界面上也将引入多种感官响应触发的交互方式来 优化用户的体验。例如 Apple新

12、提供的ForceTouch,能够辨别按压与 点击从而触发不同响应，交互界面布局依然完整简洁，操作效率却得 到了提升。又例如在 OculusRiftDK2 原型上,在游戏控制器中通过 HapticFeedback 提供给用户触觉反馈, AppleWatch 也通过 TapticEngine 达到发送心跳的功能。虽然更细腻的多感官交互开发尚 未消费化,但被称为下一代交互形式的触觉反馈显然开了个好头。实 际上在人携终端的协同作用下,虚拟界面和手势交互甚至能够彻底送 走物理界面,对于产品的交互设计来说将是颠覆性的。虚拟投影屏幕 和投影键盘等早已问世，手势操作将是虚拟交互的核心。以 GoogleATAP

13、ProjectSoli 项目的最新研发进展为例，通过设备内置的微 型组件已经能够感知和捕捉到空间中相当细微的手指运动，对位移、 按钮、刻度、转盘等手势实行准确判断和响应，充足支持一整套完整 的人机交互方案。同时，虚拟交互的实现，也让追求微型化的可穿戴 设备和物联系统人携终端解决用户界面不佳的问题成为可能。（二）自主性自主性是产品智慧化最直观的体现。物联产品将核心功 能依赖于大数据，而能够说服市场买单变现的则是可视的对大数据的 有效使用，在家庭物联系统中，这个点就体现在产品更加自主地自动 工作。 1运动组件功能拓展和自主工作的实现都或多或少要求设备具有 运动组件，这些组件的加入无疑会对功能走向和

14、外形带来很大影响。 最直观的例子莫过于扫地工具从扫帚簸箕，到手持拖曳吸尘器，再到 自动扫地机的演化，传统家用产品和通用电器固定、笨重和需要大量 用户操作等状况显然在拖物联的后腿，运动组件将为一些产品设计和 功能拓宽带来新的思路，也给产品主动利用多种能源创造了机会。 2 碎 片化和小型化家居产品据功能实行形式上的碎片化和小型化能够促成 工作形态从内向到外向的转变，有效提升设备的可用性，自主运行也 更加可能。例如 Luna 洗衣球概念设计就是将传统洗衣机碎片化，将洗 衣球投入脏衣篮实行洗衣和烘干工作（图 1）。2015年CES上 ZUtALabs 发布的 ThePocketPrinter 打印机，

15、同样与数十年无甚改观的 传统打印机工作形态相反，可在纸面上自动移动完成打印工作（图 2）（三）一体化与模块化当涉及设备间功能互联时不得不考虑物理接口 的问题，一体化设计将多个密切互联的设备集中成一体，接口内化也 就回避了这个问题；而模块化设计则干脆打碎设备，分散形态看似扩 大了接口的问题，但同时也所以提供了更多更灵活的解决可能。 1 一体 化家居产品这样的两极选择源于控制和功能范畴的不同，在核心功能 上具有共性部件的多个设备上更倾向于集中，提升效率和简化使用。 一体化设备更倾向于嵌入和半嵌入式，也许给产品设计留下的空间有 限，但对人机交互设计提出了更高的要求。 2模块化在要求有界处理和 灵活工

16、作的产品上，模块化似乎有更大的余力。恰如上述的自主性和 碎片化，模块化给产品设计创造更多的空间，对家用场景的空间及能 源计划、更新汰换和友好易用等方面也更有优势，分散的形态让设备 与其他设备之间的功能互联和组合更容易，也许能够为外向物理接口 的设计提供更简洁的可能。（四）更多家居产品的重设计除了现有的通用家用电器之外，更多的 设备会被推动电子化和智慧化以纳入家庭物联系统，已在实行中的比 如台灯、门禁、镜子等，在能够预测的未来，家居产品将扩展更深入 和广泛范围，门窗、桌面、衣柜、座椅等，都有充足的机会实行重设 计。五、小结物联对深度学习、自主工作、互联感测等水平的要求让设备不再局限 于智能，而向智慧进化，这不是简单的名称变化，而是人机交互的再 一次颠覆性革新，对传统设计思路也将产生巨大影响，将产品开发推 向全新的方向：功能的调整和进化，体验更佳的交互途径和人机界面 可能，更加灵活的形态和高自主性，功能形态的解构和重组，以及更