基于社交網(wǎng)絡(luò)分析法的CPS交互事件模型

周慊+甘為

摘要：本文基于社交網(wǎng)絡(luò)分析法建構(gòu)了一種基于位置、關(guān)系、事件場景融合的CPS交互事件模型，該模型把用戶感知與情境信息結(jié)合，形成相互嵌套的交互事件，實(shí)現(xiàn)了場景對用戶感知和情境信息的理解。

關(guān)鍵詞：信息物理融合系統(tǒng)；位置-關(guān)系-事件；交互事件；基于現(xiàn)實(shí)的人機(jī)交互

中圖分類號：O157.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）06-0066-02

信息物理系統(tǒng)（Cyber-Physical Systems， CPS）是指融合了計(jì)算過程和物理能力，通過多種方式與人類進(jìn)行互動的新一代系統(tǒng)。CPS的人機(jī)交互一方面強(qiáng)調(diào)信息物理空間的實(shí)時感知、動態(tài)控制和相應(yīng)的信息服務(wù)，另一方面強(qiáng)調(diào)信息空間中自然的人機(jī)交互方式。本文的研究問題探求在不同場景下信息感知、事件發(fā)現(xiàn)、互動單元連續(xù)線索的邏輯關(guān)系下，提出了位置、事件、關(guān)系的多層次場景融合的交互模型。

1 基于社交網(wǎng)絡(luò)分析法的CPS多層次對偶

CPS中以用戶為中心的應(yīng)用和服務(wù)主要通過移動設(shè)備的情境感知來體現(xiàn)，從本質(zhì)上來看，用戶在物理空間中的各種交往活動是一個具有時間-空間特性的動態(tài)事件。社交網(wǎng)絡(luò)由一系列的節(jié)點(diǎn)（Nodes）通過不同類型的關(guān)系（Ties）連接在一起的，社交網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的行為是理解人們在社會群體內(nèi)創(chuàng)造的社交聯(lián)系的關(guān)鍵。由于在社交網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)和連接的關(guān)系并不是一對一的，每個節(jié)點(diǎn)都有特定關(guān)系交集。信息空間中數(shù)據(jù)和信息的結(jié)構(gòu)化索引可以通過連接節(jié)點(diǎn)來界定，Laurnann根據(jù)界定社交網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和連接的邊緣的類型確定了三種組織結(jié)構(gòu)[1]：

（1）位置場景—基于特定空間區(qū)域、共享地理信息聚合的交互類型。可通過移動和可穿戴設(shè)備感知人的物理位置和移動軌跡，形成社會和環(huán)境反饋。（2）關(guān)系場景—基于人際關(guān)系、情感紐帶連接的交互類型。依靠用戶輸入的信息內(nèi)容、聯(lián)系的頻率、時間長度單向或雙向的信息來推測他們之間的關(guān)系。（3）事件場景—是在該場景下具體發(fā)生的事情，基于具有共同關(guān)注的人和協(xié)作的事或興趣愛好關(guān)聯(lián)的交互類型。

2 CPS中人-機(jī)-物的交互事件

在人機(jī)交互領(lǐng)域中提出了基于現(xiàn)實(shí)的人機(jī)交互（Reality-based Interaction，RBI）[2]，如圖1所示。

RBI交互強(qiáng)調(diào)用戶現(xiàn)有的感知表示系統(tǒng)、被賦予語義及其顯著性、建立起的因果關(guān)系。RBI分為四個主題：基本物理層面、身體感知及對應(yīng)的技能、環(huán)境感知及對應(yīng)的技能、社會感知及對應(yīng)的技能。這四個主題揭示出在不同交互事件中對動作代碼、物體施為、運(yùn)動效果之間自然規(guī)律，對CPS中信息反映出的基本認(rèn)知能力、開發(fā)社交技能、人機(jī)交互的設(shè)計(jì)方法都起到重要的引導(dǎo)作用。

一個時間軸上的CPS交互事件會包含多元主體、多種交互通道傳達(dá)、構(gòu)建不同的交互協(xié)議規(guī)約、交互界面展示任務(wù)對象的事體集、行為集的演進(jìn)。結(jié)合上文在CPS中用戶位置、關(guān)系、事件（具體的）的場景來判斷事件的語義和意義，CPS的人機(jī)交互設(shè)計(jì)框架可以用下面的形式描述，如圖2所示。

用戶場景融合用U表示，n為用戶屬性數(shù)量，其形式描述為U={u1，u2，u3……un}，屬性實(shí)例u={location，relationship，event}。場景用C表示，其形式描述為C={Cu1，Cu2……Cun}。用戶場景融合主要針對物理空間向信息空間提供事件的環(huán)境信息，目的是按照用戶的意圖和用戶所處的計(jì)算環(huán)境，對物理空間中數(shù)據(jù)和信息結(jié)構(gòu)化建立相關(guān)的索引，包括社會情境下的主題和規(guī)則、媒介情境下的工具和功能、任務(wù)情境的下目標(biāo)和意義等，實(shí)現(xiàn)對位置、關(guān)系、事件場景的感知和理解。

交互可供用I表示，m為可供狀態(tài)數(shù)量。其中每一個行為集由若干可供性支撐，形式描述為I={Ia1，Ia2……Iam}，屬性實(shí)例a={physics，body，environment，social}。交互可供域用D表示，其形式描述為D={Da1，Da2……Dam}。交互可供根據(jù)用戶場景的界定，從而更好的溝通設(shè)計(jì)意圖與用戶認(rèn)知解釋，進(jìn)而在利用交互可供進(jìn)行人機(jī)交互設(shè)計(jì)時，提高多層次的信息進(jìn)行索引，即基于物理特征、動作對象等自然行為高層交互可供語義。

交互空間用P表示，j為交互空間數(shù)量。每一個交互空間下包含任務(wù)對象，交互協(xié)議，交互界面的子集，其形式描述為P={Po1，Po2……Poj}，屬性實(shí)例o={task，protocol， interface}。在情境感知下形成不同的服務(wù)調(diào)用模式用S表示，其形式描述為S={So1，So2……Soj}。交互空間主要針對物理空間向信息空間建立對應(yīng)的關(guān)系，形成感官刺激上或行為干預(yù)上可操作的物理屬性，減輕用戶的認(rèn)知負(fù)擔(dān)。

3 結(jié)語

為了進(jìn)一步探索CPS下人機(jī)交互設(shè)計(jì)中人-機(jī)-物的關(guān)系問題，本文基于社交網(wǎng)絡(luò)分析法，提出基于位置-事件-關(guān)系的CPS下場景融合交互事件模型法，構(gòu)建了CPS系統(tǒng)多層次的信息物理對偶模型，探討了CPS中接口層級下交互可供性視角下的人與物體間線索的構(gòu)建。

參考文獻(xiàn)

[1]Carlos Andre，Reis Pinheiro，漆晨曦，等譯.社交網(wǎng)絡(luò)分析及案例詳解[M].北京：人民郵電出版社，2013：4-6.

[2]Jacob R J K， Girouard A， Hirshfield L M， et al. Reality-based interaction[C]// Proceeding of the Twenty-Sixth CHI Conference.2008：201.

Abstract：This article is based on social network analysis method to construct a kind of scenario fusion CPS interaction model based on location， relationship， events. This model combined user perception and situational information to nested interactive events. This model achieved the following functions： scene perception and the understanding of the context information to users.

Key Words：CPS；location-relationship-event；event model；RBIendprint