未來汽車人機(jī)交互發(fā)展的探討

李鵬龍

摘要：汽車是我們?nèi)粘Ｉ畹闹匾蛩?，因?yàn)樗鼈優(yōu)樵S多人帶來了流動(dòng)性和自由。對(duì)一些人來說，汽車是身份的象征，而對(duì)一些人來說則是必需品。由于技術(shù)的發(fā)展，汽車發(fā)生了翻天覆地的變化：新的信息和通信技術(shù)被引入汽車領(lǐng)域;初級(jí)自動(dòng)駕駛汽車已經(jīng)問世一段時(shí)間，未來可能會(huì)改變我們與汽車的互動(dòng)方式。這些發(fā)展改變了人類與其汽車之間的互動(dòng)。本文對(duì)駕駛員和乘客的整體交互體驗(yàn)及發(fā)展展開探討。

關(guān)鍵詞：交互設(shè)計(jì);人車互動(dòng);駕駛體驗(yàn)

1.前言

汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展模式正在發(fā)生巨大的變化，特別是云端一體化技術(shù)，通過創(chuàng)造場(chǎng)景化的體驗(yàn)，把人車交互模式解放出來，人機(jī)技術(shù)延伸到人對(duì)汽車遠(yuǎn)程控制的能力，通過實(shí)時(shí)收集和監(jiān)測(cè)車輛的里程數(shù)據(jù)和駕駛數(shù)據(jù)，這意味著互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，整個(gè)汽車業(yè)正在產(chǎn)生革命性的變化。

汽車設(shè)計(jì)，尤其是在數(shù)字世界中，仍然不成熟。許多人在考慮汽車的數(shù)字設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)想到花哨的 3D 屏幕、荒謬的顏色漸變和未來派的科幻感覺。但是有意義的設(shè)計(jì)來自以用戶為中心，我們應(yīng)該考慮什么對(duì)駕駛員有意義，什么在實(shí)現(xiàn)出色的用戶體驗(yàn)的情況下有意義。例如，當(dāng)您遇到交通擁堵或倒車時(shí)。你只需要在某些情況下看到某些東西，交互設(shè)計(jì)應(yīng)該帶給對(duì)用戶來說更簡(jiǎn)單、直觀和愉悅的東西。

2.分析熱門汽車的交互設(shè)計(jì)

2.1以特斯拉為例

將信息娛樂屏幕放置在靠近道路的位置現(xiàn)在成為一種趨勢(shì)，因?yàn)楝F(xiàn)在幾乎所有制造商都在這樣做。不可否認(rèn)的是特斯拉的出現(xiàn)已經(jīng)動(dòng)搖了汽車行業(yè)。他們幾乎所做的一切都與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手不同，包括他們的信息娛樂系統(tǒng)。一方面，他們已經(jīng)證明他們制造了優(yōu)質(zhì)、快速和可靠的汽車。美國(guó)國(guó)家公路交通安全管理局授予特斯拉Model 3五顆星。Model S 和 X 在發(fā)布時(shí)也取得了令人印象深刻的結(jié)果，但這些結(jié)果表明在發(fā)生碰撞時(shí)保護(hù)了乘客。當(dāng)開車時(shí)，他們的信息娛樂系統(tǒng)引起的分心是另一回事。

特斯拉 Model S 需要“非常高”的需求用戶可以與之互動(dòng)，這要?dú)w功于巨大的觸摸屏顯示器以及列表中其他令人驚訝的汽車。極簡(jiǎn)主義的設(shè)計(jì)方法導(dǎo)致 Model 3 上的按鈕較少，但存在一些不是良好用戶體驗(yàn)的地方，例如，如果您想調(diào)整側(cè)視鏡，必須轉(zhuǎn)到菜單并從屏幕上選擇它，然后您可以使用滾輪上的按鈕來調(diào)整角度，包括從扶手箱里拿物品，也需使用信息娛樂屏幕轉(zhuǎn)到菜單并選擇它。是因?yàn)榘粹o更少而更簡(jiǎn)單，還是因?yàn)樾枰褂糜|摸屏而更復(fù)雜？

2.2分心的危險(xiǎn)

駕駛是一個(gè)高投入的環(huán)境，每年有數(shù)十萬人死于車禍。人類很容易出錯(cuò)，在大多數(shù)情況下，我們無法記住超過6-9個(gè)操作項(xiàng)目。這就是為什么安全駕駛應(yīng)該是每個(gè)汽車界面設(shè)計(jì)師的主要目標(biāo)。

使用更少的按鈕和旋鈕看起來更易于使用，但外觀可能具有欺騙性，研究后我們得出了結(jié)論：司機(jī)都在努力與信息娛樂系統(tǒng)交互和他們分心。如果車輛靜止?fàn)顟B(tài)，那可以隨心所欲，慢慢來，享受觸手可及的內(nèi)容，但車輛正在行駛狀態(tài)，那就存在分心的風(fēng)險(xiǎn)，假設(shè)駕駛員遵守法律并且在開車時(shí)不使用手機(jī)，那么汽車中的第二大干擾就是您的信息娛樂屏幕，很明顯，隨著汽車制造商推出更多功能，情況只會(huì)變得更糟。在這一點(diǎn)上，駕駛員可能正在考慮將Apple CarPlay和百度Carlife 作為所有這些問題的解決方案，但我們研究發(fā)現(xiàn)，盡管它們經(jīng)過深思熟慮并且比您汽車中的信息娛樂系統(tǒng)要求低，但它們?nèi)匀涣钊朔中?，這些系統(tǒng)的視覺和認(rèn)知需求太多了。

2.3車企交互設(shè)計(jì)師可以做些什么呢？

我們需要從一開始就減少對(duì)觸摸屏的依賴。一些制造商已經(jīng)通過將主要交互放回旋鈕來解決這些問題，比如德國(guó)汽車制造商，我們對(duì)駕駛時(shí)創(chuàng)新交互方式的關(guān)注都是從BMW iDrive開始的，在 iDrive 之前，主要的交互方式是屏幕上的物理按鈕。

2001年，寶馬在新7系上推出了第一代iDrive。該系統(tǒng)具有一個(gè)旋鈕和一個(gè)基于 Windows CE 修改版的主屏幕。由于它直觀且易于使用，因此立即大受歡迎。無需伸出屏幕按下某些按鈕或觸摸屏幕，用戶的手會(huì)處于舒適的位置，但仍可與顯示的信息進(jìn)行交互，這要?dú)w功于大控制旋鈕，這是 2000 年代初期汽車交互的游戲規(guī)則改變者。

今天的iDrive不僅可以旋轉(zhuǎn)和推動(dòng)，還可以像操縱桿一樣使用它在 4 個(gè)方向上移動(dòng)它。頂部也變得對(duì)觸摸敏感，因此用戶也可以用指尖寫任何字母，它會(huì)比較準(zhǔn)確的識(shí)別。iDrive現(xiàn)在已經(jīng)是第7代了，并且仍然很強(qiáng)勁。第 8 版即將問世，但核心技術(shù)幾乎保持不變，或許在接下來的幾年里，其他車輛制造商都試圖在他們的汽車上復(fù)制旋鈕的成功，比如其他德國(guó)品牌：奔馳的“鼠標(biāo)”控制。

就在認(rèn)為旋鈕會(huì)變得更好的時(shí)候，另一種趨勢(shì)出現(xiàn)了，涉及放置更多的觸摸屏。比如路虎和奧迪，其中奧迪除了主打的三聯(lián)屏（儀表+中控+空調(diào)控制面板），在e-tron上還采用了電子后視鏡，在車門上放兩個(gè)小屏幕來代替后視鏡。

3.汽車應(yīng)以更多更好的方式可視化數(shù)據(jù)

3.1視覺方面

智能汽車系統(tǒng)本身數(shù)據(jù)、車內(nèi)外信息交互數(shù)據(jù)及用戶狀態(tài)數(shù)據(jù)快速增長(zhǎng)，使得顯示信息的數(shù)量快速上升。目前，在車內(nèi)需要顯示的信息已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了駕駛本身的信息。娛樂、資訊、社交等訊息大量進(jìn)入了汽車內(nèi)部。與此同時(shí)，顯示信息的維度也出現(xiàn)復(fù)雜化的趨勢(shì)。基于前方路況的自然顯示、輔助駕駛顯示、車內(nèi)多屏顯示、車內(nèi)外信息顯示、移動(dòng)設(shè)備與汽車的整合顯示等，都會(huì)成為多維度顯示的內(nèi)容。信息數(shù)量和維度的復(fù)雜性，使得智能汽車的顯示需要更多的空間。[2]

然而，隨著觸摸顯示器和數(shù)字界面的出現(xiàn)，用于可視化相關(guān)數(shù)據(jù)的可用空間已經(jīng)爆炸式增長(zhǎng)。隨著先進(jìn)的電子駕駛艙和巨大的信息娛樂系統(tǒng)的發(fā)展，儀表板幾乎完全數(shù)字化了。大量的平視顯示器 （HUD）正在彈出以向駕駛員顯示信息，而他們的視線不會(huì)離開道路。現(xiàn)在，幾乎所有有信息交互空間的地方都安裝了顯示器。即使是窗戶，隨著 OLED 觸摸顯示器的出現(xiàn)，也正在成為數(shù)據(jù)可視化點(diǎn)和乘客互動(dòng)的新機(jī)會(huì)。

隨著觸摸顯示器、全息技術(shù)和增強(qiáng)表面的不斷發(fā)展，駕駛員和乘客消費(fèi)有意義數(shù)據(jù)并與之互動(dòng)的機(jī)會(huì)變得越來越重要。最大的挑戰(zhàn)之一將是熟練的 UI 和 UX 設(shè)計(jì)師的任務(wù)，即以不會(huì)讓乘客分心或煩擾的方式呈現(xiàn)信息。

3.2語(yǔ)音控制作為私人助手

在過去十年中，谷歌智能助理、Alexa和Siri等人工智能語(yǔ)音控制個(gè)人助理在移動(dòng)設(shè)備或智能揚(yáng)聲器上的出現(xiàn)改變了人們執(zhí)行多項(xiàng)任務(wù)的方式。在汽車中使用個(gè)人語(yǔ)音助手的趨勢(shì)始于人們隨身攜帶移動(dòng)設(shè)備來?yè)艽螂娫挕⒔勇犗⒁约巴ㄟ^導(dǎo)航應(yīng)用程序?qū)ふ衣肪€。

無可否認(rèn)，當(dāng)今的車載語(yǔ)音助手時(shí)好時(shí)壞，但世界正在走向全自動(dòng)駕駛汽車。車載人工智能驅(qū)動(dòng)的語(yǔ)音控制個(gè)人助理將在日益自動(dòng)化的未來汽車中發(fā)揮關(guān)鍵作用。隨著明天的車輛走向完全自動(dòng)駕駛，在這些車輛上花費(fèi)的時(shí)間將不再用于車輛操作，而更多地用于信息娛樂和工作。汽車制造商和車隊(duì)運(yùn)營(yíng)商認(rèn)為，人工智能語(yǔ)音控制個(gè)人助理形式的增值服務(wù)將成為其業(yè)務(wù)的重要組成部分。此外，從共享移動(dòng)性而非個(gè)人擁有的車輛的趨勢(shì)來看，基于云的語(yǔ)音控制的個(gè)人助理將是關(guān)鍵。

3.3可以讀取我們大腦和運(yùn)動(dòng)的汽車

圍繞車輛內(nèi)部新交互開發(fā)的許多技術(shù)都植根于消除駕駛員與其車輛之間的障礙。在互動(dòng)的意義上，幾乎沒有什么能比與我們的思想、腦電波和微妙的手勢(shì)的聯(lián)系更接近或親密。

當(dāng)今的大多數(shù)儀表板和中控臺(tái)都有大量的按鈕、旋鈕和刻度盤，通常與直觀的交互無關(guān)。相反，它們是分散注意力和混亂的障礙，通常會(huì)分散駕駛員的主要任務(wù)注意力。相反，我們能否想象汽車基于更直觀的手勢(shì)來控制車輛內(nèi)部的功能？為什么簡(jiǎn)單的抬手不能增加汽車中播放的音樂音量？與其移動(dòng)操縱桿來激活轉(zhuǎn)向燈，為什么我們不能簡(jiǎn)單地將一只手指向一個(gè)方向來表明我們的意圖？基于手勢(shì)的交互可能是一種非常有趣的方式，可以與我們的車輛進(jìn)行更無縫的合作。

3.4手勢(shì)控制

一些主要功能可以分配給新的交互，例如手勢(shì)，使駕駛時(shí)的交互更容易。谷歌擁有一些關(guān)于如何通過手勢(shì)使用汽車的專利，但寶馬已經(jīng)提供了基于手勢(shì)的交互功能，比如他們的新5系列和7系列。

直到今天，觸摸屏仍然是主要交互之一，我們研究發(fā)現(xiàn)，汽車設(shè)定的固定手勢(shì)動(dòng)作必然增加了對(duì)汽車的學(xué)習(xí)成本，如果可以設(shè)置自定義手勢(shì)去控制一些事務(wù)，這是不錯(cuò)的辦法。

3.5未來更多的互動(dòng)方式

2017年國(guó)際消費(fèi)類電子產(chǎn)品展覽會(huì)上，BMW概念車i InsideFuture展示了觸控系統(tǒng)的新科技——HoloActiveTouch全息觸摸控制技術(shù)，整合了 HUD（Head Up Display平視顯示器）、手勢(shì)控制和全息投射技術(shù)，以及虛擬全息投影操控界面：中控位置的投影儀投射出與方向盤等高的影像。同時(shí)，車內(nèi)的高靈敏度攝像頭捕捉駕駛者在可顯示范圍內(nèi)的手勢(shì)動(dòng)作，精確辨別指尖的活動(dòng)方向，并伴隨短促的聲音訊號(hào)，啟動(dòng)或關(guān)閉相應(yīng)的功能。駕駛者的操作除了視覺、聽覺的反饋，甚至能從全息虛擬屏幕上接收到壓力反饋。嵌入汽車中的超聲波裝置對(duì)駕駛者的指尖發(fā)出超聲波脈沖或改變超聲波的頻率以提供不同的材料觸覺和形狀觸覺，讓駕駛者體驗(yàn)真實(shí)的觸感，并確認(rèn)指令已被車輛獲取和接受。該技術(shù)的原理是超聲波在壓力之下會(huì)產(chǎn)生形狀的改變，并且模擬出一種虛構(gòu)的形狀和力度，這種壓力被稱為“聲發(fā)射壓力”。該技術(shù)不僅簡(jiǎn)化了操作界面，更重要的是增加了駕駛員以及乘客的安全系數(shù)，而相對(duì)復(fù)雜的操作，如：設(shè)置功能，娛樂多媒體等，將通過虛擬觸控界面來實(shí)現(xiàn)。因此，駕駛者在駕駛時(shí)無需低頭查看中控，便可通過手勢(shì)動(dòng)作查看相關(guān)信息，輕松調(diào)整音響、導(dǎo)航等功能，全息虛擬觸控屏起到與傳統(tǒng)物理觸控屏同樣的作用。

4.汽車適應(yīng)我們的活動(dòng)模式

隨著自動(dòng)駕駛汽車和技術(shù)的巨大飛躍，汽車內(nèi)部調(diào)整到駕駛以外的不同焦點(diǎn)的想法變得越來越現(xiàn)實(shí)。盡管此類車輛的許多愿景在其實(shí)用性方面仍然非常概念化且難以實(shí)現(xiàn)，但它們所呈現(xiàn)的誘人機(jī)會(huì)是有吸引力的。真正進(jìn)入L5完全自動(dòng)駕駛階段，汽車內(nèi)飾無處不是界面。這將給予人們極大的駕駛樂趣，無處不在的交互界面給予了駕駛員操作方式的多種可能性與自由性。信息輸入方式則是通過生物識(shí)別（臉部、指紋、等）、眼動(dòng)、腦動(dòng)、語(yǔ)音、手勢(shì)、觸摸;而信息輸出方式，例如語(yǔ)音、HUD、AR-HUD?；谖磥砣斯ぶ悄芗夹g(shù)的迅速發(fā)展，這將使汽車不在是一個(gè)冰冷的軀殼，轉(zhuǎn)而逐漸走向?yàn)橐粋€(gè)極為智能的機(jī)械，其發(fā)展前景不可估量。

5.融合5G以及未來的6G等

5.1無線更新

目前，我們購(gòu)買的大多數(shù)汽車的車機(jī)或一些軟件方面的設(shè)備都按原樣提供。對(duì)運(yùn)行車輛的軟件的進(jìn)一步更新需要個(gè)人尋找汽車經(jīng)銷商或者第三方車行，以應(yīng)對(duì)軟件相關(guān)問題。然而，隨著提供5G數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)的軟件系統(tǒng)和連接網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，汽車可以像智能手機(jī)軟件更新一樣輕松地自我更新。

5.2升級(jí)和性能增強(qiáng)

5G網(wǎng)絡(luò)傳輸速度不僅允許汽車改進(jìn)自己的軟件和安全系統(tǒng)，推進(jìn) 5G 網(wǎng)絡(luò)還將允許駕駛員通過專門的算法，增強(qiáng)升級(jí)來增強(qiáng)和最大化車內(nèi)現(xiàn)有系統(tǒng)。想象一下，能夠通過專門定制的數(shù)字附加組件和插件為您的車輛解鎖更多馬力、更好的燃油效率或電池性能。

5.3處理和分析

將車輛連接到5G網(wǎng)絡(luò)最令人興奮的進(jìn)步之一是海量數(shù)據(jù)收集和處理服務(wù)。未來，汽車將被用作數(shù)據(jù)分析引擎，捕獲有關(guān)道路狀況、天氣災(zāi)害和交通問題的信息，同時(shí)將其數(shù)據(jù)包發(fā)送到集體云。汽車云服務(wù)將能夠?qū)?dāng)前和相關(guān)的駕駛信息快速或?qū)崟r(shí)傳輸?shù)竭B接到其服務(wù)的所有車輛。

6.總結(jié)

2021年中國(guó)汽車人際交互HMI創(chuàng)新大會(huì)提出了很多新的觀點(diǎn)，例如引入3D技術(shù)，以及云端計(jì)算與互聯(lián)，人工智能和自動(dòng)化等。現(xiàn)階段，主流的人際交互模式是文字界面交互和手勢(shì)交互，語(yǔ)音交互和腦機(jī)接口的應(yīng)用領(lǐng)域則相對(duì)偏窄，利用率偏低。不同的人機(jī)交互模式有著不同的優(yōu)缺點(diǎn)，需要進(jìn)一步地發(fā)展和優(yōu)化。未來人機(jī)交互則重點(diǎn)放到減少用戶操作方面，從以往被動(dòng)接受用戶操作指令，到主動(dòng)感知用戶操作需求。多模態(tài)交互模式，通過系統(tǒng)感知，感知用戶所處的情境，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析，做出相應(yīng)地判斷，減少用戶的操作。

汽車發(fā)展的幾十年來，我們?cè)隈{駛和與車輛互動(dòng)的方式并沒有發(fā)生太大變化，終于是時(shí)候以我們可以與它們互動(dòng)的新方式重新思考車輛了，技術(shù)終于進(jìn)步到足以實(shí)現(xiàn)我們以前只能夢(mèng)想的概念。萬物互聯(lián)時(shí)代的到來，感知執(zhí)行的模式變得更加可行。

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（本文受江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目資助（項(xiàng)目編號(hào)：202113988002Y））