探析物联网背景下产品交互设计的变革
陆润华
关键词：物联网;产品;交互设计;变革
近年来，移动网络技术水平不断提高，为物联网的发展提供了应用基础，物联网技术逐渐应用于生活中的各个领域，产品趋向普及化[1]。物联网技术与产品结合，赋予产品智能化功能的同时，随之而来的是产品人机交互方式的改变，针对这一现状，需要设计师对产品交互设计作出优化调整，保持用户在产品使用过程中的良好使用体验。
1 物联网概述
1.1 物联网概念
“物联网” 的概念于 1999 年由麻省理工学院的 Auto-ID 实验室提出，物联网就是将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。具体来说，物联网就是通过射频识别（RFID）、红外感应器、 全球定位系统、 激光扫描器等信息传感产品，按约定的协议把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络[2]。物联网中的“物”并非局限于日常生活中拥有具体形态的产品，一切处于非信息空间的物品、产品的运作方式、区域性的设备应用、技术等皆可理解为“物”。“物联网”即是物物相连，亦是信息空间和物理空间的结合。在物理环境中，物体与物体之间，以传感器、射频识别装置、红外感应器、全球定位系统等各种装置作为信息获取收集的工具，将物理空间的“物”数字化，通过网关传输进入虚拟信息空间，海量的信息数据形成网络，实现产品间的协作与数据的识别管理。在产品之间、产品与人之间、人与现实环境之间实现高效信息交互方式，并通过新的服务模式使各种信息技术融入社会行为，使信息化在人类社会综合应用达到的更高境界[2]。物联网是推动人类社会信息化进步的重要载体。
1.2 物联网的架构
物联网分为感知层、网络层、应用层[3]。物联网和互联网最显著的结构差异在于感知层，传感网是处于物联网感知层的延伸网络，是物联网中信息空间与物理空间的连接点。传感网由大量随机分布的传感器，数据处理器以及通信单元组成，通过频射识别、传感器、RFID 等技术对物理环境的变化进行感知识别，接受的物理环境下环境信号转化为数字信号，经由互联网网关进入网络层完成信息的传输，传输的数据交付于应用层，应用层即是常说的应用后台，应用层通过云计算技术完成数据的筛选识别和智能处理，经由处理后的数据将会给产品的运作方式提供指示，产品的运作属于数据处理后给予的功能反馈。感知层实现产品数字信号随时随地在人与人、人与物、物与物之间通信互联，赋予产品智能化的功能。
2 物联网背景下产品功能及使用场景分析
物联网产品通过信息智能技术的应用实现产品服务的智能化和便捷化[4]，提供一个具备更高用户友好度、更有效的服务支持、用户授权和信息交互支持的信息社会，建立在物联网技术之上的产品功能也是为实现上述目标而设计。当用户使用这些功能时，新的用户场景和用户体验目标随之诞生。
2.1 网络泛在化
网络泛在化将信息空间与物理空间实现无缝对接，帮助人类与物品实现跨地域跨实践完成顺畅通信，并通过合适的终端产品与网络进行连接获取个性化信息服务。当用户到达某个地点或执行某种行为时，需对当前状态进行判断并计划下一步行动，同时用户对自身/ 环境状态的获取不再满足于模糊的猜测和主观感知，更依赖于准确的信息数据呈现。泛在网便作为满足这一用户需求的载体和媒介，从狭义的角度分析，泛在化网络可将传感器基于用户需求所收集信息告知用户，帮助用户根据呈现的数据状态以及为下一刻行动做好准备或预判，从广义的角度分析，泛在网让信息传递和获取的触角在现实世界中延伸，实现更广域的互联互通。
2.2 远程控制
强大的管理和控制能力，对于大型物联网产品来说是必不可少，其中需执行产品管理这一操作的用户主要分为两种，一个是产品运营商，另一个是产品用户。产品运营商以不同程度地建有各种网络管理平台，通过管理协议对连接在固定网、移动网中的各种节点的产品进行远程管理，由于各个子节点的技术标准、协议复杂性的不同，可通过物联网不同感知网络，执行网络接入并进行协议转换，对末端节点进行同一管理。产品用户方面，当设备控制者需要对某个产品进行管理和操控，而两者所处的空间地域处于割裂状态时，操控者需要在无法直接接触产品的情况下对产品进行操作。在这一场景下，物联网产品的远程控制功能便开始发挥作用，用户通过现有的操控产品获取远程产品的运作信息，在现有产品上进行参数调整，操纵指令信息经由互联网网关传输到控制终端，产品读取指令数据调整运转状态，通过这样的方式帮助用户完成一个大跨距的产品操作过程，同时用户的操控的终端不局限于单一产品，可同时对多个产品进行管理控制[5]。
2.3 产品自启动
含有智能控制终端和嵌入了传感器的产品能完成数据记录和环境识别功能，传感器负责收集环境的数据并转化为智能终端可读取的信息，控制终端负责记录产品启动的参数范围和读取传感器收集的数据。当用户在某个使用情境下产生操作需求，引发这一需求的情境将会在往后重复出现，针对这种情况，用户体验目标是在同样情境重复出现时，产品能够自行启动运转为用户提供特定服务，无需用户重复执行操作。嵌有智能终端和传感器的产品能够很好地执行自启动功能，将自行识别或用户载入的使用情境数据记录在智能控制终端处，作为启动指标，往后环境数据达到记录的指标范围，智能终端可控制产品完成功能自行启动满足用户需求[6]，以节省用户的时间和操作成本。
2.4 区域内产品协同运作
物联网网关还扮演产品网络与外部电信网络接口的角色，形成提供增值服务接入，成为电信网络的延伸，向广域的世界拓展。产品协同运作建立在自启动的功能基础上，为用户在产品使用过程中创设一个智能环境。所谓智能环境，即是把环境内产品各项独立的功能服务通过资源共享和信息交换联系起來，结合对用户状态的实时感应处理，构建一个功能自启动、功能运转状态决策和调整的智能服务系统。当用户获取产品功能服务时，基于物联网网关的网络延伸，不同类型产品除了发挥环境感知功能外，还能完成信息传递和资源共享，通过全面的信息弥补自身功能欠缺，形成产品联动，根据用户环境和需求的识别自行完成决策和事物处理，让用户在无需手动调整的情况下享有产品功能共同工作形成的最佳使用体验[6]。
3 物联网背景下产品人机交互的特征
3.1 反馈对象的改变
在传统交互行为中会涉及到用户和物体两个对象，若“物作为物联网系统中的一个模块，基于物联网物物相连的特征，当产品功能相对简单的时候，它可以体现为一种形式的反馈， 在功能相对复杂的时候，它也可以是多种形式反馈的结合[8]，用户施加动作行为的对象将由一个物体变为多个物体，将会呈现三种不同的反馈对象：第一种是被施以动作的物体呈现反馈;第二种是与被施以动作指令的物体相连的其他物体呈现反馈;第三种是物联网系统内的所有物体共同呈现反馈。在物联网产品系统中，反馈的物品并不一定具备和用户直接接触的条件，而是在物物相连的基础上通过信息指令的接受做出反馈。
3.2 动作行为的简化
一个交互行为包含了“动作”和“反馈“两个部分[8]，在物联网的技术背景下，用户执行动作获得多个功能反馈的交互现象变得更为普遍。网络泛在化形成了产品信息功能互联，借助泛在网，不同产品的控制终端，用户界面以及功能按键可集中在同一载体实行远程操控，产品系统借助工作规范的提前载入，指令记录以及感知系统的用户需求预判，发送功能运作指令，替代用户原本需亲自进行操作的指令动作，让用户在执行少量动作的情况下也可获得多个产品功能的反馈，可视作人机交互中用户动作行为的简化。
3.3 魅力型需求的满足
产品人机交互的过程也是一个用户需求满足的过程，在物联网技术普及之前，产品通过功能运作满足用户基本型需求，通过功能的创新进一步满足用户期望型需求。在智能物联时代，以传感器和接受设备结合人工智能不断记录用户与环境的交互过程、特点对数据的深度挖掘和信息的提取与規整，让用户不断地从中获得价值从而更好地指导生产生活。产品物物相连的属性让人机交互的过程简化，衍生出产品自启动、协同运作、跨区域操控等功能，这些功能脱离了产品原有的功能属性，突破了用户对产品固有认知，超出了用户预期。由此可见，物联网产品的人机交互对用户需求的满足即完成了从基本需求期望型需求到魅力型需求的转变。
4 物联网背景下产品交互设计的变革分析
4.1 设计对象的改变
物联网的感知层具备将物理空间的信息变化转化为数据的功能，气温的变化通过温度计以摄氏度的方式呈现、车辆运行的距离通过测仪变成了公里数增加，大型区域设备部件出现故障，自身的检测系统能以信息可视化的方式告知维修人员具体的故障位置，诸如此类，物理空间产品的变量通过感应单元处理转变为网络空间可读取识别的信息，经过处理的数据通过应用层传递以人们可理解的进行方式呈现。人为的数据分析转变为计算机的数据处理，速度与准确率都有了质的提高;经过人们主观判断后对产品操作转变为客观数据计算后形成准确的数据支撑与操作的引导。交互设计是在创造“行为”，它也需要物，但只是把物当作实现行为的媒介，交互设计直接把人类的行为作为设计对象。交互设计师更多地关注经过设计的、合理的用户体验，而不是简单的产品功能[9]。在物物互联的背景下，用户虽然身处设备周围，但用户出于产品使用需求的操作行为未必回赋予到产品本身，更多时候用户行为的实施对象是提供数据反馈的产品，如控制整个家居布局的手机APP、远程管理界面。因此，交互行为中的“物”由产品变为数据，交互设计的对象将会从“用户与产品的认知摩擦”向“用户依据需求获取产品信息的使用体验”偏向的转变。
4.2 从被动交互到主动交互
当用户出于某种目的对产品施以动作，为了触发反馈，这一过程的交互行为属于产品被动交互。产品嵌入物联网系统后，基于智能性以及互联性，可通过自身或其他设备辅助识别用户所处环境以及用户自身状态，判断是否需要为用户启动功能服务。当用户所处环境以及状态处于设备启动预设的数值范围，那么设备无需经由用户施以动作，可直接触发功能服务反馈，而这一反馈亦处于用户期望内，解决了用户的实际需求，产品自启动给用户提供功能服务的过程则是主动交互。物联网产品通过自动识别技术、传感器、执行器或网状网络获取物理世界信息，并将其与虚拟世界的信息和事件结合起来，基于新的人工智能思想进行处理，环境中的交互性质将过渡到智慧化，产品可以“主动感知、智能处理、准确反应” [10]。主动感知用户需求并作出反馈是物联网系统下产品智能化的主要表现形式。多种传感技术感知情境与用户的交互意图，用户的行为将不再是产品功能启动的触发前提，亦或是产品反馈无需全部都由用户来触发。
4.3 更深层次的用户需求挖掘与预判
由于技术的限制，产品并不具备自主思考的功能，对用户需求的主动反馈能力取决于感知技术的强大以及应对不同用户需求下功能执行命令的完善。产品的主动交互，除了需要完善的感知功能和快速的分析计算能力外，还需设计师对用户每一步行为做出长远和全面的预判，以及用户潜在需求的挖掘，对不同状态下用户需求及使用场景进行多维度考虑，对交互的层级进行多次模拟，并将用户可能产生的需求、功能反馈启动机制、反馈具体范式作为运行指令置入系统后台之中，让产品主动反馈并“有理可依”。
4.4 物物互联下的使用体验升华
物联网背景下，产品形成连接，功能间相互结合，从使用体验的角度分析，追求的是1 + 1> 2 的效果。针对这一设计需求，物物相连后的产品功能叠加无法满足用户，在未来物物相连更加紧密的时代背景下，用户将会注重产品使用体验的升华。基于用户正确的操作行为，产品提供的反馈能否给予用户情感上的满足，这对产品一系列反馈机制提出了更高层次的要求。在物联网背景下，交互设计不仅解决现有人与物之间的认知摩擦，同时人与物的交互行为中，借助信息网络平台广泛介入这一条件，创造人与物之间全新交互方式，利用物物相连开发出全新的产品功能。新的交互行为的最终目的是让用户获得更舒适的使用体验，营造更加人性化、智能化的使用环境。要达到这一目标，设计师除了具备优秀的设计能力外，还需同时对用户体验、行为逻辑、时代背景、科技技术进行深入研究、分析总结以及对未来具备前瞻性
4.5 隐性交互的增加
温迪· 朱（Wendy Ju）和拉里· 利弗尔（Larry Leifer）提出隐式交互是产品在不分散用户注意力的情境下，主动理解用户意图作为其隐式输入的交互[10]。物联网人机交互模型的基础对象由用户、网络和内容三部分组成。与传統信息交互模型中用户的含义不同，这里的用户指的是广义的用户，既包括传统的人机交互用户，也包括产品互联系统中的汇聚节点、簇头节点、路由节点和一般网络节点[11]。物联网的网络节点获取数据，产品在数据的处理后给予内容上的反馈，反馈的对象可以是传感节点，也可以是产品用户。也就是说，物联网系统存在系统内部的信息交互或人机环境之间的交互。
由物质、信息和能量构成的世界，存在有形与无形、可感知与不可感知的差别[12]。得益于物联网功能的智能性，产品会根据环境识别自行启动运作，传感节点获取的数据传输进入后台，后台经过识别读取需求并进行功能运作，在这一过程中，没有用户行为的介入，完全是产品内部的信息交互，其中典型的例子便是智能家居系统，当人熟睡后，空调的测温器测得室内温度偏高，运行后台接收到这一信息后，原本停止制冷的设备又开始运作。产品内部的信息交互，内容或功能反馈的最终目的都是解决用户需求。上述例子中，空调制冷的最终目的是为了让用户处于最适宜的温度环境内，产品系统内信息交互的过程并没有用户的行为参与其中，但结果仍是面向用户的，因此这一交互的过程属于物联网设备隐性交互。基于智能物联技术，产品能独立提供自服务、自感知、自配置的智能物体资源[13]，在大多数应用场景下通过彼此间的通信来自动检测和响应用户的需求。隐式交互的优势在于其进行的过程不会对用户的日常行为动作造成打扰，甚至无需用户动手操作，就能有效解决产品信息过载与用户日常生活之间的矛盾。在产品日趋智能化的形势下，交互设计师需要对用户的需求进行更深入地挖掘，根据用户的交互行为推理出潜在的行为目的，隐藏用户目的，实现过程中低效或重复的任务，减少无意义的显式交互，让用户专注于内容，提升沉浸体验[14]。
5 结语
随着物联网技术的高速发展，产品的人机交互将不再局限于人与物之间的交互，物联网的介入，交互设计的实施对象将会不断增加，人机交互不再是人――物交流的过程，渐渐取而代之的是人—信息—物的交流过程。因此，需要设计师对物理空间与信息空间数据交换的过程进行详细分析，对用户需求进行的更深层次挖掘，并通过设计满足用户需求。那么，物联网技术发展背景下各个应用领域的产品方能给用户带来更好的使用体验，实现高效率的运作的同时给人们带来生活工作的便利。
