基于情境感知的智能家居設計研究

韓淑君

摘要：通過分析國內(nèi)外智能家居的現(xiàn)狀，總結(jié)當前智能家居發(fā)展的不足，從而引出如何從“偽智能”到達“真智能”這一問題。引入情境感知的概念模型，探討情境感知在智能家居設計中的應用方法，并根據(jù)智能家居所處空間的特點。以實例進行分析，站在用戶體驗的角度對智能家居設計要點及其新趨勢進行預測，意圖在智能家居與人之間建立更加人性化的互動。

關(guān)鍵詞：情境感知 智能家居 用戶體驗

引言

隨著信息化社會的高速發(fā)展，人們的生活方式以及消費觀念正在發(fā)生轉(zhuǎn)變。現(xiàn)如今，人們已不再僅僅滿足于家居環(huán)境的整潔舒適，而是追求更加便捷、高效、節(jié)省時間成本的高品質(zhì)生活。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷推動下，智能家居的普及速度加快，將實現(xiàn)安全化、舒適化、節(jié)能化的家居生活成為可能。但由于產(chǎn)業(yè)鏈的不完善以及統(tǒng)一化的標準尚未建成等原因，使得智能家居產(chǎn)品與產(chǎn)品之間缺乏互通性，阻礙了智能家居市場的發(fā)展。雖然如此，智能家居行業(yè)的發(fā)展依然被看好，因為這不僅是智能化科技發(fā)展的新趨勢，而且也是人們對未來智能化生活的一種期許。

一、智能家居的相關(guān)概念及發(fā)展現(xiàn)狀

智能家居的概念最早起源于美國，自二十世紀八十年代初開始，隨著電子技術(shù)的興起，如何將各自獨立的電子設備綜合為一體是住宅自動化概念形成的重要因素。而后通過總線技術(shù)對住宅內(nèi)的各種家電、通信、安全防護設備進行統(tǒng)一監(jiān)控與管理的Smart Home商業(yè)系統(tǒng)（智能家居的原型）問世?，F(xiàn)如今，隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，智能家居的概念逐漸清晰：通過先進科技構(gòu)建高效的住宅設施，以及全面的管理系統(tǒng)來提升家居住宅整體的安全性、便捷性、舒適性，根據(jù)對用戶不同需求的分析提供個性化服務。圓利用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)實現(xiàn)用戶對高品質(zhì)智能化生活的追求，簡單來說，智能家居就是讓家居生活變的更加智能。

智能家居相較于傳統(tǒng)空間而言，不僅具有基本的居住功能，還可以通過全方位的信息交換技術(shù)主動為用戶提供智能化、高效率、節(jié)約型的高品質(zhì)生活。一個完善的智能家居需要具備完善的管理、控制、通信以及后期維護設備，以此來為用戶營造一個安全、便捷、靈活的數(shù)字化居住空間體驗。

根據(jù)Statista智能家居行業(yè)的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2016年，美國智能家居的市場容量為97億美元，其普及率增長情況為5.8%，處于智能家居快速發(fā)展階段。商務智能研究分析師John Greenough提出“美國智能家居市場處于掙扎階段，由于智能家居產(chǎn)品價格高、消費者需求有限、且設備更換周期長的特性，使得用戶對智能家居設備的購買率在接近飽和后回落。”

而我國智能家居行業(yè)起步較晚，但發(fā)展勢頭迅猛，市場容量位居全球第四位。據(jù)統(tǒng)計，自2012年起，我國的智能家居市場規(guī)模成逐年顯著上升趨勢，預計在2020年，市場規(guī)模將達2975億元，盡管上升勢頭明顯，但實際上，中國智能家居市場的滲透率低，未能高度普及，其原因大致總結(jié)為以下幾點：

首先，我國的智能家居產(chǎn)業(yè)鏈目前還尚未成熟，正處在成長期，市場消費觀念還未形成，多數(shù)消費者認為傳統(tǒng)家居可以滿足自身日常生活的需求，不愿意改變穩(wěn)定的傳統(tǒng)居住生活狀態(tài)；其次，技術(shù)上也缺乏規(guī)范統(tǒng)一的行業(yè)標準，由于平臺眾多，不同服務方向的智能家居產(chǎn)品連接方式不同，使得用戶需要下載多個APP來控制家中不同的智能家居，無法系統(tǒng)化實現(xiàn)智能家居產(chǎn)品之間的互通互聯(lián)，從而致使用戶體驗變差。最重要也是最根本的一點在于，智能家居廠商對其本質(zhì)的把握出現(xiàn)偏差，他們將產(chǎn)品發(fā)展的重點放在技術(shù)升級方面，沒能準確把握用戶真正的需求，忽略了智能家居設計的本質(zhì)。

智能家居是為了實現(xiàn)簡單、便捷、高效的生活，其設計原則在于實用、易用、人性化，消費者或許并不在意產(chǎn)品本身有多么先進，關(guān)鍵是可以解決日常生活中真正的困擾。

二、智能家居中的“偽智能”

隨著國內(nèi)智能家居發(fā)展勢頭的逐年升溫，不少傳統(tǒng)家電行業(yè)想要借此抓住這個機會，因而，市面上的偽智能產(chǎn)品大行其道，這對于消費者智能家居觀念的形成產(chǎn)生了惡劣影響，也阻礙了智能家居市場的發(fā)展。

“偽智能”顧名思義，并非真正意義上的智能產(chǎn)品，它的產(chǎn)品設計與用戶需求完全不對等，而所謂的智能也只是部分廠商的噱頭而已。目前，市面上所謂的“智能”家居產(chǎn)品不勝枚舉，例如智能空調(diào)遙控器：將空調(diào)的開關(guān)方式由遙控器轉(zhuǎn)移到手機APP，這樣的設計增加了用戶使用產(chǎn)品的復雜程度，本來簡單的開關(guān)按鈕變成了需要打開手機，選擇APP，才能開關(guān)空調(diào)的繁瑣步驟。因此，回歸用戶需求是根本，完善用戶體驗是關(guān)鍵。

三、從“偽智能”到“真智能”的路還有多遠？

用戶選擇智能家居是為了享受便捷高效的生活，所以智能家居產(chǎn)品要有最基礎(chǔ)的實用性與易用性。而人性化設計的需求則是在前兩個目標基礎(chǔ)之上的—次升級?，F(xiàn)如今，智能化的產(chǎn)品設計從“以技術(shù)為中心”過渡到“以用戶為中心”，這無疑是智能產(chǎn)品發(fā)展道路上的一大突破。換句話說，現(xiàn)在的智能化設計更加注重“用戶思維”。但研究表明，市面上不少產(chǎn)品目的是為用戶提供便利，但使用步驟卻極其復雜，且出錯率高，需要用戶多次反復的學習。而使用的失誤不能僅歸咎于使用者身上，產(chǎn)品本身的設計也具有很大責任。2014年，百度CEO李彥宏在“擁抱移動時代”演講中提到，“未來，隨著技術(shù)的進步，對語音的理解精讀越來越高，對圖片的識別精度也越來越高，我們就可以讓人們用更加自然、更加低門檻、更加方便的方式來表達他們的需求?！苯档椭悄墚a(chǎn)品使用門檻，使用戶能以簡單的方式表達自己需求，并得到及時的實現(xiàn)與滿足是以人為本設計的重點。因此，產(chǎn)品不僅需要滿足用戶需求，還能通過所掌握的信息對用戶即將產(chǎn)生的行為進行預測，減少使用產(chǎn)品的出錯率。

為增強用戶體驗，實現(xiàn)真正以用戶為中心的設計，智能產(chǎn)品設計已經(jīng)從需要用戶操作的“被動式服務”轉(zhuǎn)變?yōu)楦鶕?jù)用戶信息，而對用戶下一步的行為進行更細致預測的“主動式服務”。因此，情境感知的概念逐步被融入智能產(chǎn)品的設計之中，如何為用戶帶來愉悅便捷的用戶體驗成為智能產(chǎn)品發(fā)展的方向。

四、基于情境感知的智能家居設計

早在1988年，普適計算的概念被提出，其目的在于建立一個具有計算以及通信能力的環(huán)境，同時將這個環(huán)境與人相融合，使人們能夠在這個環(huán)境中隨時隨地獲得數(shù)字化服務。而情境感知技術(shù)是隨著普適計算的研究發(fā)展起來的比較新的概念，換句話說，就是通過傳感器及相關(guān)技術(shù)使計算機設備能夠感知到當前的環(huán)境，為用戶提供合適于當前情境的反饋或服務。德國計算機科學家Gerhard Fischer教授提出：智能化的發(fā)展已經(jīng)從“人們在任何地點，任何時間獲取信息”向“將合適的信息在合適的地點，合適的時間，給合適的人”轉(zhuǎn)變。鑒于此，情境感知則是這一轉(zhuǎn)變關(guān)鍵性的轉(zhuǎn)折點。

情境感知是一個集成的概念，將用戶、系統(tǒng)狀態(tài)、情形環(huán)境三者之間的交互作為一個整體。在特定的任務情境下，系統(tǒng)根據(jù)當前環(huán)境的狀況以及用戶的信息對該情境未來所要發(fā)生的狀況進行預測。作為智能科技發(fā)展的新趨勢，情境感知技術(shù)的成熟得益于大數(shù)據(jù)的輔助，能妥善地處理以及存儲各種傳感器所收集到的數(shù)據(jù)，并通過云端大數(shù)據(jù)的分析與終端的配合，真正做到智能化、個性化的人機交互，將未來智能產(chǎn)品的用戶體驗上升到一個新的高度。

Endsley從信息處理角度提出了他對情境感知機制的定義“感知一個時間和空間范圍內(nèi)的元素，全面理解其含義，并預測對未來發(fā)展趨勢進行預測”。繼而將人的情境感知過程分為感知、理解、預測三個層次階段，并構(gòu)建了情境感知的三層模型，由低水平到高水平的信息處理等級。因此，我們可以得到如下結(jié)論：

第一階段，對當前情境中相關(guān)元素成分及其動態(tài)進行感知。在這一階段需要對各種信息數(shù)據(jù)進行收集，可以通過傳感器接收與情境有關(guān)的信息（人、事件、環(huán)境、目標以及其狀態(tài)、屬性變化的情況），例如溫濕度傳感器、運動傳感器、空氣傳感器等等。這些傳感器就像是人類的五官，發(fā)揮著視、聽、味、嗅、觸的功能，可以更精準更系統(tǒng)化的記錄周圍環(huán)境。

第二階段，對事件的理解，將所感知到的要素進行模式識別、解釋和評估。該階段是智能化的體現(xiàn)，將采集到的數(shù)據(jù)加以分析，從中篩選出用戶的生活習慣、喜好，達到初步學習以及半能動性。營造一個好的用戶體驗，減少和降低用戶“自己動手”的次數(shù)，具備一定自主學習和模仿的能力。

第三階段，預測未來狀況，對狀態(tài)和屬性變化情況進行綜合判斷，這是最高級別的情境感知。馬克思曾經(jīng)說過：主觀能動性是人類所獨有的特性。在這一階段，智能家居已經(jīng)不僅僅是學習和模仿，而是可以根據(jù)環(huán)境及其他因素預測用戶需求，主動、自發(fā)性地運轉(zhuǎn)，而不需要用戶親身參與才能觸發(fā)，實現(xiàn)真正意義上的高級人工智能。

除此之外，顧君忠教授將情境感知分成顯示感知（如位置、時間、溫度）與蘊含感知（如用戶喜好及特點）兩大類。前者通過傳感器來收集情境中的數(shù)據(jù)，感知周圍環(huán)境，而后者則是高級感知，需要通過數(shù)據(jù)分析，預測該情境下用戶將要活著希望產(chǎn)生的行為，這也是實現(xiàn)個性化體驗的基礎(chǔ)。因此，情境感知在智能產(chǎn)品中起著舉足輕重的作用，其應用范圍已經(jīng)滲透到人們的生活、工作、學習之中。情境感知系統(tǒng)應該具有獲取及處理當前用戶情境信息的能力，并結(jié)合用戶特征描述、系統(tǒng)狀態(tài)以及環(huán)境狀態(tài)，響應用戶需求的操作。情境感知這一概念在生活中相對于單一化的智能設備的情境感知應用環(huán)境而言，智能家居所處的智能化空間則是一個具有開放性、動態(tài)性、流動性特點的環(huán)境。如何根據(jù)家庭環(huán)境的變化處理不同種類的情境信息，打造場景化的智能家居是未來研究的重要方向。

目前，市面上的智能家居產(chǎn)品出現(xiàn)較多的是智能單品，主要以手機APP為控制端口點對點地控制家居空間中的終端設備。相較于整個智能家居系統(tǒng)而言，智能單品的出現(xiàn)僅僅滿足家居生活空間中的某個功能，不能以一套完備的系統(tǒng)帶給用戶完整的體驗?，F(xiàn)階段，大部分智能產(chǎn)品雖然融入場景化概念，但都比較生硬，沒有依據(jù)用戶的生活習慣、愛好，主動預測需求。不少大型企業(yè)在場景化、融合性的智能家居方向努力，希望推陳出新，引領(lǐng)智能家居市場。

例如海爾u+智慧生活平臺，相較于普通智能產(chǎn)品的獨立模式不同，u+希望打造整體系統(tǒng)化的智慧家庭應用場景，并于2016年發(fā)布了專為“智慧家庭”定制的操作系統(tǒng)UHomeOS。該系統(tǒng)從人群、功能、場景三大維度結(jié)構(gòu)與重建用戶原生需求，結(jié)合深度定制、大數(shù)據(jù)分析、云端數(shù)據(jù)以及設備互聯(lián)等功能模塊，為用戶提供更健康、快捷、舒適的智慧家庭生活。以客廳場景為例，當用戶回到家，通過門口的智能門鎖指紋識別技術(shù)開門。與此同時，客廳中的一切智能家居產(chǎn)品開關(guān)被觸發(fā)，系統(tǒng)自動切換至回家模式，智能安防場景聯(lián)動（燈、窗簾、空調(diào)自動開啟）?；诹鲿车挠脩趔w驗設計，用戶在開啟房門時，系統(tǒng)根據(jù)當前用戶行為，自動定義為“回家模式”，同時根據(jù)對周圍環(huán)境、溫度等因素的分析，將空調(diào)、燈、窗簾等智能裝置調(diào)整到合適的狀態(tài)。例如，空調(diào)可以通過溫度傳感器，感知當前客廳溫度，并自動調(diào)至適宜溫度；智能燈可以通過光傳感器感知周圍環(huán)境光線的強弱來調(diào)節(jié)燈光，而整個過程用戶都無需參與。智能家居系統(tǒng)從“一點”切入，通過對用戶當前狀態(tài)、周圍環(huán)境以及用戶數(shù)據(jù)等因素理解分析，預測用戶下一步的需求。除此之外，在廚房場景、衛(wèi)浴場景、臥室場景中同樣也運用了場景聯(lián)動，系統(tǒng)通過傳感器收集當前情境的相關(guān)信息，預測并主動提供給用戶可能需要的服務，提升整體流暢感，增強用戶體驗。

五、總結(jié)

隨著智能家居市場的推廣與普及，以及用戶生活觀念的轉(zhuǎn)變，智能家居市場未來的潛力巨大。我國智能家居發(fā)展的現(xiàn)階段處于融合演變期，因為沒有行業(yè)的統(tǒng)一標準，各個智能家居產(chǎn)品中間無法互聯(lián)，致使用戶在居住空間中不能獲取一個流暢的、全方位的體驗。BroadLink公司試圖打造集眾多智能硬件的系統(tǒng)化平臺和圍繞家庭場景化的人工智能系統(tǒng)推出了“cloudThink”云想方案。鑒于此，我們也可以預測智能家居設計的未來趨勢：由于硬件設備的多元化，無法做到一家獨大，產(chǎn)品間的互聯(lián)將會成為智能家居發(fā)展的一大趨勢；除此之外，市場上存在的不少所謂的智能產(chǎn)品一致被詬病，功能似乎很強大，但幾乎一半的功能都用不到，且產(chǎn)品的造價高昂。因此，抓住用戶真正的需求，提升用戶體驗，減少價格成本才是智能家居發(fā)展的上策之選。