《人机融合、智能人机交互、自然人机交互未来人机交互技术的三大发展方向》-工学论文，设计论文-论文范文参考-科学狗论文网

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人机融合、智能人机交互、自然人机交互未来人机交互技术的三大发展方向

范文

薛澄岐博士，东南大学教授、博士生导师，东南大学产品设计与可靠性工程研究所所长，工业设计博士点、设计学硕士点负责人。研究方向包括神经设计学、复杂信息系统人机界面设计、大数据可视化设计、先进交互设计与技术、产品设计及可用性工程。

科技更加倾向于解决技术问题，是人类社会发展中物的要素，设计则更多关注人的问题，是人类社会发展中人的要素。薛澄岐教授认为，设计实际上是研究人的学科，研究人的生理、心理、审美、社会性、环境适应性、生活方式的学科。所以，从一定程度上看，科技和设计的关系在于：科技为设计研究的展开提供了手段、思路和实现的途径，设计则是将科技进步和成果转变为改变人类生活方式的创新性活动，科技和设计相结合，共同成为推动人类社会进步的重要力量。

《设计》薛澄岐

《设计》：请您介绍—下东南大学工业设计专业的办学特色。

薛澄岐：在设计学科蓬勃发展的大背景下，迫切需要思考如何打造具有自身特色的学科发展道路。东南大学工业设计专业的办学特色把人才培养和设计实践结合起来，和国家高科技、重大工程相结合，坚持工程.技术与艺术相结合的特点，围绕为国家尖端战略服务、拓展国际化视野、加强和国外一流大学交流和互动的思想，培养和国际接轨的具有科学思维和素养的设计研究型人才。具体的举措以创新人才培养和创新设计研究为目标，坚持“一流科学研究+-流培养体系=一流人才培养”的理念，践行“与世界一流大学为伍，培育国际化高端设计人才”，在国际化办学的平台上、在科学研究的氛围中培养具有科学素养的高层次国际化工业设计人才。具体体现在三个方面：高起点的科研型学科定位、高水平的实践成果转化、高标准的国际合作交流三个方面。

1.高起点的科研型学科定位：百年前包豪斯提出了技术与艺术相结合的理念，较之国内繁多的设计教育分支，东南大学工业设计学科立足于超强的工科背景，再结合一流的艺术学积淀，立足工业设计二级学科博士点和艺术学理论一级学科博士点，以高标准的研究型教育为引领，将高端设计人才培养和科学研究交叉渗透。把设计建立在科学研究的基础上，使设计学科上升到科学的层面，促进设计学科往高端综合发展。通过承担国家级的基础研究、工程及产品设计项目，培养学生建立理性科学设计的研究能力。东南大学努力探索工业设计的科学研究方法，并使之研究成果形成市场化的生产能力，进而提升工业设计的专业价值和经济价值。近年来工业设计学科主持承担国家自然科学基金项目7项，航空科学基金5项，GF类基金等共计30余项。

2.高水平的实践成果转化：把设计实践与科学研究紧密结合，使东南大学工业设计围绕国家高科技和国家重大工程加强学科建设和人才培养。深度参与国家海、陆、空、天多项重大工程及企业合作项目，取得巨大经济效益。2016年10月神舟十一号载人航天飞船成功在轨飞行30天，东南大学的设计获两位航天员好评。学生通过参与国家重点工程和国家各类基础研究项目，培养和强化了科学设计能力，毕业生受到高层次用人单位的欢迎。

3.高标准的国际合作交流：东南大学一直坚持培养与国际接轨的具有科学思维和素养的设计研究型人才。2012年东南大学和澳大利亚蒙纳士大学联合培养双学位博士、硕士研究生。东南大学工业设计跨学科的设计研究成果，也引起世界一流大学的关注和兴趣。2013 -2019年间，已和麻省理工学院、卡耐基梅隆大学、普渡大学、多伦多大学、英属哥伦比亚大学等一批世界著名一流大学建立了联合培养博士研究生机制，开展大数据可视化设计、神经设计学、设计与认识决策等一系列前沿合作研究。

《设计》：您如何看待科技与设计之间的关系？如何才算完美结合？

薛澄岐：科學技术的不断发展，为人类社会的发展和改善人的生活提供了无限可能，科技进步的根本目的，是探索未知，为人类寻求更好的生活质量、生存环境和空间、人类可持续发展的未来。按照2015年世界设计组织对设计的定义，“设计是通过其输出物对社会、经济、环境及伦理方面问题的回应，旨在创造一个更好的世界”。可见，科技和设计的目的是异曲同工和殊途同归，都是为创造人类美好生活服务的。

科技更加倾向于解决技术问题，是人类社会发展中物的要素，设计则更多关注人的问题，是人类社会发展中人的要素，我经常对研究生论文选题说一句话，“判断该选题是否符合工业设计学科，就看其研究是否和人有关。”设计实际上是研究人的学科，研究人的生理、心理、审美、社会性、环境适应性、生活方式的学科。所以，从一定程度上看，科技和设计的关系在于：科技为设计研究的展开提供了手段、思路和实现的途径，设计则是将科技进步和成果转变为改变人类生活方式的创新性活动，科技和设计相结合，共同成为推动人类社会进步的重要力量。所以科技和设计的关系正如两者研究对象一样，人-机（物）.环境是相互依存，缺一不可的。

科技与设计的关系是如此紧密，要做到两者的完美结合，那就是你中有我，我中有你。科技不再是冰冷冷的技术，应该表现出对人的关怀，设计则应该把科技思想融入，提倡设计的科学指导和科学方法。

《设计》：请介绍—下国际上人机交互设计的主流发展趋势。

薛澄歧：近几年来，人机交互体系和用户界面范式一直在经历着快速的演变和创新，当今我们置身于数字化、智能化的信息时代，人机界面系统设计与其他学科的交叉融合变得越来越紧密。人机界面从传统的按键、控制开关等部件显示的人_机交互单一模式，逐渐融合媒体交互技术、动画、虚拟仿真等新兴学科知识，发展成为人与大数据系统相互交流和沟通，决策与执行的交互媒介。

Web易用性大师Jakob Nielsen曾对下一代人机交互发展做出预言，一方面，未来人机交互将有更多的媒体类型构成更高的信息维度;另一方面，交互也将高度便携和个性化。期望构建更加自然、高效并且支持协作的人机交互体系，对人机界面提出了更高层次的要求，是目前国际上人机交互设计的普遍共识。

人机交互设计需要融合的旁系学科知识很多，这是一个不断摒弃传统方式、不断更新科学技术、不断探索人类大脑认知的与时俱进的研究方向。从事人机界面系统设计，需要考虑认知科学、计算机科学、人因工程、生物医学、神经科学、信息工程、人工智能等多学科技术和知识的交叉融合，这是极具挑战性的知识嫁接，其发展不仅要从生理学、心理学、解剖学、管理学、系统学等多学科的交叉研究人与机的关系，更要从人的认知脑科学、大型动态画面、多重控制终端、数字化的仪表信息等多方面研究人机界面信息呈现形式、控件国标的布局原则以及告警信息的表现方式。新的挑战下，融合信息科学、设计科学、控制学科、神经设计等相关领域，多通道人机共融下的自然人机交互将成为国际上人机交互设计的主流发展趋势。迎接人机智能共融交互时代的到来，是一项极具诱惑、挑战和艰巨的任务。

《设计》：作为国内复杂信息系统数字界面人机交互设计领域的先行者，您如何评价目前国内人机交互设计的发展现状及水平？

薛澄岐：目前国内正处于人机交互体系由数字化控制向智能控制自然交互发展过渡的一个关键阶段。先进人机交互设计技术已经成为国家层面的重要技术攻关方向和面向未来高端竞争的手段和措施，在智能制造、载人航天、载人登月、教育等领域得到愈来愈重要的作用，自我国出台《中国制造2025》以来，强调推动新一代信息技术与制造技术融合发展，着力发展智能装备和智能产品。随着信息技术、新能源、新材料等重要领域和前沿方向的革命性突破和交叉融合，正在引发新一轮产业变革，人机界面已经成为智能工业不可缺少的部分。

正如美军宙斯盾系统，通过改进软件人机交互界面的设计，可以提升10 -15%的战斗力，可见人机界面交互设计对提升装备整体性能的重要性和突出贡献。中国是全球人机界面需求量最大的市场，但不是全球人机界面产品销售额最高的市场，低端人机界面用户在国内占有较大的份额。国内近年来也认识到人机交互设计是高科技系统的软实力，和硬件系统有着同等的重要性。国家在国防和关系国计民生的重大领域，非常重视人机交互技术和设计工作，人机界面交互设计的整体水平有很大提升，国家和企业也不断加大投入，但和世界先进水平相比，还是有一定差距。因此国家也充分认识到这些差距，在各类科技项目中均设有围绕人机交互技术的研究专项，以加强该领域的研究设计水平和提升技术实力。

从人机界面系统设计的角度来看，信息显示、信息呈现方式、数据可视化正是人机交互设计的主要研究内容。语音、手势等交互技术已经逐步应用在实际产品中，人机交互设计将在形式、观念、应用场合当方面都有所变化，多通道融合交互即将成为主流的交互形式。同时，全球正處在人工智能时代，人工智能时代的人机协作是一个系统工程，人机界面交互设计成为该系统工程的凸显要素。

《设计》：面对科学技术的迅速发展，高校教师如何保持领先的状态？

薛澄岐：首先必须明确的是，高校教师要能够帮助学生树立正确的世界观、价值观、人生观，同时也要传授学生未来职场需具备的职业技能、职业素养和继续学习的能力，培养未来社会的栋梁之材。在科学技术飞速发展的今天，高校教师要保持领先状态并成为优秀教师，需要具备下面4项能力：一是要具有深厚的专业基本理论、基本方法和基本技能的能力;二是具有不断学习、吸收和消化新技术、新知识的能力;三是不断提高学术水平、加强设计研究、走纵向研究和横向设计相结合的研究设计之路的能力。对于培养硕博研究生高层次人才的高校教师，还应该具有紧跟学术前沿，加强学科交叉，敏锐把握学科研究方向，提高自身设计研究的高度、广度、深度的能力;四是具有国际化的视野，加强和国际同行、组织间的交流与互动，洞悉专业国际发展和学术走向的能力。

简而言之，高校教师应具有开阔的眼界和扎实的专业理论知识，对于知识，要同时兼具广度和深度，知识的广度能够帮助教师判断学科发展及研究的走向，而深度则是教师能够在学术之路走多远的保障。当然这些都是建立在终身学习的基础之上的，持续的学习、思考和实践是高校教师的必备素质。对新的技术保持开放的态度，将可用的新技术及时纳入自身的教学和研究中来。

《设计》：您认为未来的工业设计的发展趋势是怎样的？

薛澄岐：2007年，温家宝总理在中国工业设计协会呈送的报告上批示“要高度重视工业设计”，到现在已经过去了十三年，在这十几年时间里，国家出台了很多支持工业设计发展的方针和政策，同时也成立了一大批国家级的工业设计中心，近期还在筹划成立国家工业设计研究院，工业设计在中国制造的转型过程中，已经上升到国家战略层面，其作用和影响力越来越大。

未来工业设计的发展趋势将体现在下面几个方面：

1.工业设计将会从传统轻工行业，进入到国家高科技和重点工程领域，服务国家战略，并扮演越来越重要的角色;

2.工业设计将成为很多新创企业和高技术企业市场竞争和价值体现的重要组成部分;

3.工业设计的科学设计体系和评价方法将得以逐步建立，对工程设计产生影响，学科地位得到提升;

4.工业设计的系统观将被普遍接受，并在设计过程中得以体现;

5.工业设计改变社会、改变人们的生活方式、改变人们的观念，将成为常态;

6.各类国家级科技成果大奖的舞台上，工业设计的身影将会出现;

7.技术突飞猛进的时代，工业设计对技术的推动作用和集成创新表现，将超出想象;

8.与工科相结合的工业设计人才将受到社会的欢迎，就业前景看好。

《设计）：您如何看待现在人工智能的飞速发展给设计带来的影响？

薛澄歧：人工智能为设计提供了新的手段和机遇，可以进一步提高设计质量，为设计提供更多的可能性，让设计插上技术的翅膀。

首先，人工智能技术将带来创新思维的颠覆。—方面，以生成对抗网络为代表的生成模型，使设计人员能够通过调整输入和相关参数，从而生成各种类型、风格的设计结果。在这种数据驱动的设计探索中，其创意空间远远大于人脑创意的范畴。另—方面，数据挖掘相关技术可以帮助设计师探索数据的潜在价值，发现新的可行设计，从而激发设计人员创意和想象力。

另外，人工智能技术还将带来用户体验的革新。智能时代，各类智能识别技术为交互设计提供了更多的可能。通过多通道信息的智能融合，不仅有利于组合多种交互方式，拓展交互操作的丰富性，还能有效提升单一通道的识别精度，从而降低交互的复杂度，提高交互的沉浸感、自然性、准确性。

最后，是智能技术对评价方法的重塑。传统的设计评价方法往往存在时间人力成本较高、科学性不足等特点。通过以计算机视觉为代表识别技术，结合对现有调研数据、实验数据的训练学习，可以实现基于设计特征的评价预测，将会大大减少了设计评价的成本。让设计评价变得科学、可信和高效。

《设计》：您认为设计师应当掌握什么样的知识和能力来应对时代的发展？与此同时我们的设计教育应当如何适应时代？

薛澄歧：我觉得首先还是需要对时代发展的深入思考与理解。比如在20世纪70年代，人们因为对机器高效能的崇拜而产生了机器美学，在设计时将产品内部零件和机构暴露出来，并用一些金属材料来凸显这种高科技风格。而到了21世纪初，面对信息激增和触屏等新的交互方式，去除多余装饰、简化图标的扁平化设计就应运而生了。随着数据时代下计算机可视化技术的发展，近年来无论是产品还是平面作品中都开始流行参数化设计风格。当设计师对于时代发展有着自身思考与理解的话，就能够坦然面对这些外显的变化。

作为优秀的设计师，应该具有设计学科的基础理论和专业知识，同时，设计师还应该具备丰富的其他多学科知识。优秀设计师的素养在于其设计产品需综合考虑人、社会、环境三者的关系，设计是一个容纳多学科知识的工作，要深入理解人、机、环系统，理解设计中艺术和技术的结合。设计师要去了解人的生理、心理特征，社会与文化属性，了解市场、技术与工艺、产品结构等方面的知识，此外设计师还需具备创新设计能力、设计表达与沟通能力、团队合作能力、基于新技术的集成创新能力。既要有务实的设计思想，也要有超前的设计思维，还需要有对新技术和新知识敏锐的嗅觉。

设计教育要适应时代发展，就应该协调好教育中变与不变的关系。首先应该是以不变应万变，就是培养学生掌握设计的理论知识和专业知识，基本的设计技能，创新的设计思维，这是不以时代而改变的;另外是与时俱进，在新技术层出不穷的时代，培养学生吸收新技术的能力，运用新技术的能力，学科交叉的能力，以及探求科学设计的精神。设计教育应当在培养学生设计思维的同时，培养学生集成创新的想象力以及利用先进技术解决问题的务实精神，既能顶天，更要立地的设计人才。

《设计》：计算机从最初的辅助设计发展到现在成为一种设计的范式，您如何看待未来人机交互设计的发展趋势？

薛澄岐：《中国制造2025》《国家信息化发展战略纲要》《新一代人工智能发展规划》等战略规划中，人工智能、智能机器人、5G通信、航空航天装备、先进轨道交通装备、节能与新能源汽车、电力装备等重点攻关领域的关键技术创新和落地应用，均需要用到高效、自然、智能、新型的人机交互技术，融入了脑控、眼控、手势、体感、语音、遥操作等新型交互方式，已成为智能制造、載人航天、载人登月工程、武器装备、单兵作战系统、现代教育、社会服务等领域的关注焦点。先进人机交互已经上升成为国家战略需求的关键技术。

未来的人机交互体系有望构建完备的智能控制自然交互体系，构建沉浸的3D交互显示系统与多通道的人机交互方式，为用户提供栩栩如生和身临其境的沉浸式交互体验。未来的人机交互将更重视用户的直觉与感官，产品将允许用户利用自身固有的认知习惯及其所熟知的生活化行为方式进行的交互动作，旨在提高交互的自然性和高效性。目前东南大学工业设计专业承担了多项先进交互技术应用的项目，已在国防等相关领域展现其应用价值和重要作用。

运用多感官、多模态的界面方案来理解周围环境和相互交流，让用户获得自然、本真和沉浸式的互动体验是人机交互发展的最终目标。所以，未来的人机交互技术是向人机融合、智能人机交互、自然人机交互的方向发展。需要研究和解决的关键问题有：人机交互机制与基础研究、先进人机交互技术研究、特因环境下人机交互技术与可用性研究、面向工程的人机交互应用研究等。聚焦点在于：人机交互的神经，认知机制研究;人机交互工效学评价机制;人机交互群体智能研究;人机交互多通道信息融合;人与智能系统交互和融合等领域。

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