人機(jī)工程學(xué)與情感設(shè)計(jì)

張曉

摘 要：文章通過(guò)討論人機(jī)工程學(xué)與情感設(shè)計(jì)的研究?jī)?nèi)容，分析了二者在人工智能研究體系下的相互關(guān)系，闡明了人機(jī)工程學(xué)是人工情感設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分，從人工情感設(shè)計(jì)的角度來(lái)重新審視人機(jī)工程學(xué)的研究?jī)?nèi)容和研究方向，并說(shuō)明了人機(jī)工程學(xué)在人工智能學(xué)科體系中的位置及作用。

關(guān)鍵詞：人機(jī)工程學(xué)；情感設(shè)計(jì)；人工智能

中圖分類號(hào)：TP18 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）09-0136-02

Abstract： Through discussing the research content of ergonomics and emotion design， this paper analyzes the relationship between them under the artificial intelligence research system， and clarifies that ergonomics is an important part of artificial emotion design. From the angle of artificial emotion design， this paper reexamines the research content and research direction of ergonomics， and explains the position and function of ergonomics in artificial intelligence discipline system.

Keywords： ergonomics； emotional design； artificial intelligence

近年來(lái)，人工智能從工程領(lǐng)域逐漸滲透到社會(huì)生活的各個(gè)角落，其重要性和廣泛性逐漸成為共識(shí)。如果回歸科研角度，如何合理構(gòu)建人工智能的學(xué)科體系以促進(jìn)其發(fā)展，就顯得更為重要。由于人工智能技術(shù)的研究正處于不斷的深入與拓展階段，其學(xué)科體系也應(yīng)在發(fā)展的過(guò)程中得以完善和確立，所以本文僅對(duì)人機(jī)工程學(xué)在體系中的位置及作用做相關(guān)論述。

縱觀人工智能的研究歷史及發(fā)展前沿，人工智能與思維科學(xué)的聯(lián)系越來(lái)越緊密，一般認(rèn)為二者之間關(guān)系是實(shí)踐和理論的關(guān)系，人工智能是思維科學(xué)的技術(shù)應(yīng)用分支。從思維科學(xué)的角度來(lái)看，知、情、意是人類三種基本的思維形式，如果把相當(dāng)長(zhǎng)一段歷史時(shí)期的人工智能的發(fā)展視作人工認(rèn)知，那么人工情感和人工意志兩個(gè)方面將是兩個(gè)重要的研究熱點(diǎn)。而人工情感顯然在兩個(gè)發(fā)展階段中起著承上啟下的重要作用。當(dāng)前，人工情感研究主要包括三個(gè)方面：情感識(shí)別、情感表達(dá)與情感理解，而且在情感識(shí)別與情感表達(dá)兩個(gè)方面取得的非常顯著的成果，但在情感理解方面仍有待進(jìn)一步研究。

考察生物智能的發(fā)展過(guò)程，進(jìn)而考察情感表達(dá)的表現(xiàn)形式，這些都會(huì)給人工智能的研究帶來(lái)豐富的啟示。從橫向來(lái)看，各類生物智能都在并行進(jìn)化；從縱向來(lái)看，某一類生物智能無(wú)論作為種群還是個(gè)體，也是不斷地在進(jìn)化和發(fā)展。因此，人工智能及其情感表達(dá)也應(yīng)是這樣一個(gè)相似過(guò)程，所有后發(fā)的科學(xué)技術(shù)都是在前期知識(shí)積累的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，盡管速度和形式可能會(huì)有區(qū)別。所以，在人工智能的觀念和知識(shí)體系在不斷地深入研究和建立起來(lái)的過(guò)程中，原本看似與人工智能無(wú)關(guān)的傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)、制造及其自動(dòng)化技術(shù)，現(xiàn)在從并行發(fā)展的角度來(lái)回看，卻在發(fā)展軌跡的某一節(jié)點(diǎn)處殊途同歸。按照思維科學(xué)的知、情、意三個(gè)階段來(lái)劃分，傳統(tǒng)的機(jī)械技術(shù)知識(shí)絕大部分均可以作為人工認(rèn)知層面的基本組成部分，而與人工智能研究相交叉的與情感有關(guān)的領(lǐng)域則可作為人工情感和人工意志的組成部分，如人機(jī)工程學(xué)即可歸結(jié)到人工情感設(shè)計(jì)的體系下進(jìn)行重新審視。

對(duì)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)而言，傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)主要集中在功能性設(shè)計(jì)上，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性、可靠性、結(jié)構(gòu)工藝性及標(biāo)準(zhǔn)化的有機(jī)結(jié)合，完成產(chǎn)品的使用功能設(shè)計(jì)，以力學(xué)、電學(xué)等工程技術(shù)為設(shè)計(jì)要點(diǎn)。但是隨著將人和機(jī)看成一個(gè)系統(tǒng)，人機(jī)一體化越來(lái)越強(qiáng)調(diào)和諧統(tǒng)一，在不斷研究和摸索的進(jìn)程中，諸如人體測(cè)量、心理學(xué)等學(xué)科不斷的交叉、匯聚一起，從而構(gòu)建完成人機(jī)工程學(xué)的基本學(xué)科體系，產(chǎn)品設(shè)計(jì)中改善勞動(dòng)條件和提高勞動(dòng)效率的關(guān)注度逐漸加強(qiáng)。顯然，在早期人機(jī)工程學(xué)發(fā)展過(guò)程中，無(wú)論是“讓人適應(yīng)機(jī)器”，還是“讓機(jī)器適應(yīng)人”，始終是將機(jī)器看作是一個(gè)從屬的、非智能的個(gè)體，當(dāng)然也無(wú)真正的、普遍的感情交流與融合。但是隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，大量與人類關(guān)系密切的機(jī)器開(kāi)始智能化進(jìn)程，我們不但需要而且也可能在機(jī)器冰冷的外殼里注入智能的靈魂，從而使人、機(jī)、環(huán)境從智能的角度真正做到和諧統(tǒng)一。如果在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)基礎(chǔ)上做人工智能方面的延伸設(shè)計(jì)，則必須構(gòu)建其人工情感的外在表達(dá)方式。正如人類的情感表達(dá)，人工情感表達(dá)既有其內(nèi)在一面，同時(shí)也應(yīng)有其外在的一面。人類的情感可以通過(guò)表情、聲音、肢體、服飾、色彩搭配等外在形式來(lái)表達(dá)，人工智能亦應(yīng)如是。

人機(jī)工程學(xué)是構(gòu)建情感設(shè)計(jì)的一塊基石，也是眾多模塊中的一個(gè)。如同人類自身由于生理和心理等方面的要求而注重自己的服飾、形體一樣，在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中人們?cè)诮鉀Q完機(jī)械內(nèi)在的功能性要求后，自然產(chǎn)生提高機(jī)械外部適應(yīng)性的要求。如果我們把一臺(tái)機(jī)械看成是一個(gè)智能體，盡管它可能處于智能的不同階段，但它也總會(huì)或最終也由于“心理”或“生理”的需求而要完成其與周?chē)h(huán)境的相互適應(yīng)的任務(wù)。我們說(shuō)人類的情感是對(duì)客觀事物的態(tài)度，反映著客觀事物與人的需要之間的關(guān)系。人機(jī)工程學(xué)則是研究人、機(jī)械及其工作環(huán)境之間相互作用的學(xué)科。人類的情感是以“我”為主，反映著“我”對(duì)客觀事物的需求關(guān)系；而人機(jī)工程學(xué)則是從操作者的角度，來(lái)調(diào)整機(jī)器、人類、環(huán)境三者之間的關(guān)系。從表面上看，似乎并沒(méi)有機(jī)械的自主參與，但是人機(jī)工程學(xué)的任務(wù)就是先行代替機(jī)械完成其表情、聲音、肢體、服飾、色彩搭配等的適應(yīng)性設(shè)計(jì)，有朝一日實(shí)現(xiàn)了機(jī)械的自主思維，如同一個(gè)失憶的人清醒過(guò)來(lái)，他就能夠迅速的找回自己。所以。如同傳統(tǒng)的科學(xué)知識(shí)都可以集成、貯存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，成為人工智能知識(shí)層面上的基本構(gòu)成一樣，人機(jī)工程學(xué)也必將是重復(fù)這樣一個(gè)過(guò)程。

如果把人工智能個(gè)體看作是一個(gè)類人智能體，那么最終他的情感即是“他”對(duì)客觀事物的一種態(tài)度，反映著客觀事物與“他”之間的關(guān)系。而人機(jī)工程學(xué)亦應(yīng)是研究“他”與人、周?chē)h(huán)境之間相互作用的學(xué)科。當(dāng)“他”意識(shí)到自己生活和工作在人類和周?chē)h(huán)境之間，如果“他”要適應(yīng)人類和周?chē)h(huán)境，“他”就必須學(xué)會(huì)控制自己、調(diào)整自己、改造自己。當(dāng)前階段，人類如同其“形象設(shè)計(jì)師”，這種控制、調(diào)整、改造基本上是出于人類的一己之需；但從客觀上，又不可能不影響到自己與“他”之間的情感協(xié)調(diào)。我們規(guī)劃人工智能體，人工智能體也同時(shí)在規(guī)劃我們。從目前人機(jī)工程學(xué)研究情況來(lái)看，主要是人體測(cè)量、人體感知與運(yùn)動(dòng)輸出、顯示裝置設(shè)計(jì)、操縱裝置設(shè)計(jì)、工作臺(tái)椅與手握工具設(shè)計(jì)、工作崗位與作業(yè)空間設(shè)計(jì)、事故分析與安全設(shè)計(jì)、作業(yè)環(huán)境的分析與評(píng)價(jià)。上述內(nèi)容基本上由人來(lái)主導(dǎo)。如果從“他”的角度來(lái)看，即變成是自己如何去適應(yīng)人類和周?chē)h(huán)境?！拔摇币私馊祟惖臉?gòu)造，“我”的外表（顯示裝置）要能夠得到人類的認(rèn)可；“我”的舉手抬足（操縱裝置、手握工具等）要與人類的生理習(xí)慣相一致；“我”的行止范圍要滿足人類的心理和生理要求；“我”的存在不能給人類帶來(lái)危脅和隱患。這些非語(yǔ)言因素是機(jī)械表達(dá)情感的表層方式，并幫助類人智能體更好地融入人類和周?chē)h(huán)境，這些都將是情感表達(dá)最直觀、最感性的一面。所以，人機(jī)工程學(xué)對(duì)人工智能的情感設(shè)計(jì)具有重要的意義。

從當(dāng)前人工智能研究現(xiàn)狀來(lái)看，人工情感設(shè)計(jì)的內(nèi)在形式和外在形式依然還是一個(gè)熱點(diǎn)，在情感識(shí)別與情感表達(dá)方面取得的成果不應(yīng)僅僅局限在語(yǔ)音、面部、肢體運(yùn)動(dòng)等方面，還應(yīng)在更廣泛的意義上加入人機(jī)工程學(xué)等學(xué)科做更深入的研究。畢竟，傳統(tǒng)的工程技術(shù)造就了一大批和人類生活密切相關(guān)的機(jī)械產(chǎn)品，如何讓他們以智能化的形式更好地與人、環(huán)境相互適應(yīng)并和諧發(fā)展更具有現(xiàn)實(shí)意義。從情感理解方面的進(jìn)一步研究看，比較研究人類的情感理解可知，脫離溝通對(duì)象的外在表現(xiàn)形式而純粹談?wù)撉楦欣斫庖щy得多，利用人類的思維規(guī)律去重新認(rèn)識(shí)人機(jī)工程學(xué)，合理的規(guī)劃?rùn)C(jī)械的情感設(shè)計(jì)，可能會(huì)為人工情感理解的研究另辟蹊徑。

從歷史上看，不同學(xué)科可以并行發(fā)展，人工智能的知、情、意三個(gè)方面也是同理，人工情感設(shè)計(jì)可以與其他兩個(gè)方面并行發(fā)展，人機(jī)工程學(xué)也可與人工情感設(shè)計(jì)的其它手段協(xié)同并進(jìn)。人類的所有知識(shí)來(lái)源于認(rèn)識(shí)自我，由認(rèn)識(shí)自我到認(rèn)識(shí)外部世界，再由外部世界返回到自身，最終達(dá)到復(fù)制自己。人類科學(xué)知識(shí)發(fā)展到現(xiàn)在，很多方面都可以歸結(jié)到人工智能這個(gè)大框架中，我們已經(jīng)構(gòu)建的眾多學(xué)科體系都會(huì)在這個(gè)大框架中找到自己的位置。這個(gè)過(guò)程是不自覺(jué)的，但是在人類認(rèn)識(shí)自身、認(rèn)識(shí)自然的過(guò)程中按照認(rèn)識(shí)規(guī)律又是必然的。人機(jī)工程學(xué)與所有相關(guān)學(xué)科都將是這個(gè)拼圖上的一個(gè)拼塊，并尋找到自己在智能發(fā)展史上的恰當(dāng)位置。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁玉蘭，等.人機(jī)工程學(xué)（第2版）[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2000.

[2]孫林巖.人因工程（第1版）[M].北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，2001.

[3]伍棠棣.心理學(xué)（第2版）[M].北京：人民教育出版社，1982.

[4]席志強(qiáng).人機(jī)工程學(xué)在機(jī)械設(shè)計(jì)、制造中應(yīng)用的必然性[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（03）：124.

[5]楊靜.基于人機(jī)工程學(xué)的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境色彩設(shè)計(jì)研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012（34）：274.