面向人居空間智能照明系統(tǒng)的用戶激勵研究

張毅強(qiáng)，陶晟宇，王銘鑫，林燕丹，孫耀杰

(1.復(fù)旦大學(xué)光源與照明工程系，上海 200433； 2.復(fù)旦大學(xué)六次產(chǎn)業(yè)研究院，上海 200433；3.上海綜合能源系統(tǒng)人工智能工程技術(shù)研究中心，上海 200433)

引言

伴隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)以及LED照明的大規(guī)模應(yīng)用，智能照明成為照明行業(yè)主要發(fā)展方向[1]。智能照明是借助物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)來實現(xiàn)高質(zhì)量、個性化、節(jié)能環(huán)保等照明需求新趨勢，有望在萬物互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)時代實現(xiàn)對傳統(tǒng)照明的規(guī)?；娲?，開創(chuàng)前景廣闊的基于物聯(lián)網(wǎng)的照明時代[2]。

當(dāng)前智能照明尚處發(fā)展初期，市場認(rèn)可度有待提升，iiMedia Research數(shù)據(jù)顯示，在全部智能家居產(chǎn)品中，消費者對智能電視的認(rèn)知度高達(dá)42.6%，對智能照明系統(tǒng)了解度較低，認(rèn)可度僅為13.5%；根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)顯示(見圖1)，中國智能照明在LED照明市場中的滲透率不足4%，因此智能照明的市場認(rèn)可度亟待提高。

圖1 中國LED與智能照明市場規(guī)模Fig.1 Chinese LED and intelligent lighting market size

目前，國內(nèi)外政府主要通過產(chǎn)業(yè)補(bǔ)貼與政策引導(dǎo)等方式促進(jìn)智能照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[3]。特別在中國，智能照明也是國家政策持續(xù)鼓勵及推進(jìn)的方向，是國家節(jié)能減排、改善民生、發(fā)展照明指出產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略趨勢[4]，例如：2016年兩會曾提出包含照明領(lǐng)域在內(nèi)的全民節(jié)能計劃，2017年國家發(fā)改委將發(fā)展為半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國列入“十三五”規(guī)劃，2019年再次提出“城市照明綠色化”、“綠色照明”；2021年兩會更是將智能照明、高效照明產(chǎn)品列入“十四五”規(guī)劃，可見智能照明已經(jīng)作為國家發(fā)展戰(zhàn)略的一部分進(jìn)行推進(jìn)布局。

政策指引與財政補(bǔ)貼對于行業(yè)快速發(fā)展與需求拓展意義重大，然而也存在一定的局限性，經(jīng)濟(jì)補(bǔ)貼對產(chǎn)業(yè)投資建設(shè)影響劇烈，過強(qiáng)的補(bǔ)貼政策造成財政巨大的壓力且不利于行業(yè)競爭創(chuàng)新，過弱則直接沖擊需求，行業(yè)盈利下滑嚴(yán)重；同時政策指引往往觸及度有限，常局限于產(chǎn)業(yè)層面，對于下游應(yīng)用及消費者感知覆蓋不足[5]。如何高效率、低成本的促進(jìn)智能照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界面臨的重點問題，行為經(jīng)濟(jì)學(xué)措施因其特有的彈性、親和力及成本效益等特質(zhì)值得深入研究。

1 行為經(jīng)濟(jì)學(xué)在智能照明的應(yīng)用

1.1 人居空間下的智能照明系統(tǒng)

智能照明系統(tǒng)是本文的研究對象，其指利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通訊技術(shù)、SoC智能信息處理及節(jié)能控制等技術(shù)組成的分布式照明控制系統(tǒng)，來實現(xiàn)對照明設(shè)備的智能化控制[6]。如圖2所示，智慧照明系統(tǒng)可以通過傳感器檢測外部環(huán)境變量，在與內(nèi)部數(shù)據(jù)交匯計算后，通過內(nèi)部控制系統(tǒng)與通信系統(tǒng)進(jìn)行適應(yīng)性的調(diào)節(jié)。

圖2 智能照明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Intelligent lighting system structure diagram

在人居空間下，智能照明系統(tǒng)通常可實現(xiàn)強(qiáng)弱調(diào)節(jié)、燈光軟啟動、定時控制、場景設(shè)置等功能，輔以大數(shù)據(jù)訓(xùn)練與物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，可實現(xiàn)科學(xué)化、個性化、精確化及高能耗效率的照明應(yīng)用實現(xiàn)。

1.2 行為經(jīng)濟(jì)學(xué)的應(yīng)用原理

人居空間的智能照明系統(tǒng)是直接觸及終端消費者的產(chǎn)品，消費者的人因因素將對產(chǎn)品的推行應(yīng)用產(chǎn)生巨大影響。技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)政策補(bǔ)貼等激勵措施不可或缺，但基于行為經(jīng)濟(jì)學(xué)的非經(jīng)濟(jì)激勵手段逐漸展現(xiàn)出獨特的價值，具備的彈性、親和力與成本效益值得重視。

行為經(jīng)濟(jì)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，個體的選擇與認(rèn)知存在一定的偏差，行為決策是可以通過心理與行為調(diào)節(jié)來影響的[7]。行為經(jīng)濟(jì)學(xué)發(fā)現(xiàn)個體具有時間貼現(xiàn)、損失厭惡、現(xiàn)狀偏見以及遵同等心理以及行為特征，大批學(xué)者設(shè)計了不同的政策干預(yù)措施并進(jìn)行實證效果評估[8]。

諾貝爾獎獲得者Richard Thaler提出“輕推”式政策能在不影響消費者自由選擇的前提下，運(yùn)用其行為和心理特征、矯正和干預(yù)消費者行為，他在《Nudge》提到安裝紅色能耗警示燈提醒家庭實時用電變化后，家庭在用電高峰期減少了40%的電能消費[9]。Allcott和Taubinsky驗證了個體直覺判斷的非理性決策，提供顯著且易得輔助信息有助引導(dǎo)節(jié)能行為，其通過隨機(jī)控制實驗研究發(fā)現(xiàn)，消費者被告知了白熾燈和節(jié)能燈終身使用年限內(nèi)的能耗成本信息后，選擇節(jié)能燈的消費者增加了12%[10]。Bollinger與Gillingham驗證同群效應(yīng)的影響，發(fā)現(xiàn)同一區(qū)域內(nèi)已經(jīng)安裝的PV數(shù)量明顯促進(jìn)了新的PV安裝數(shù)量[11]。

因此基于行為經(jīng)濟(jì)學(xué)的激勵手段對用戶行為具有顯著的激勵效用。其借助適當(dāng)?shù)男畔⒊尸F(xiàn)與引導(dǎo)，借助用戶的內(nèi)在智慧與理性決策來實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)，更具有彈性、親和力以及成本效益比。

本文通過問卷量表收集數(shù)據(jù)進(jìn)行實證分析?；诹勘淼膶嵶C分析是行為經(jīng)濟(jì)學(xué)及心理物理學(xué)的常用手段，量表可將抽象和主觀的表達(dá)轉(zhuǎn)變?yōu)榱炕目陀^數(shù)據(jù)表達(dá)，該方法在諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎得主Daniel Kahneman 和Vernon Smith的行為心理實驗中廣泛應(yīng)用，如Kahneman在對前景理論、稟賦效應(yīng)的研究中均采納該方法來獲取人群的態(tài)度與選擇[12, 13]。

2 研究方法與實證研究

本文旨在研究行為心理角度的調(diào)控手段對智能照明系統(tǒng)的用戶激勵作用。如圖3所示的研究方法與流程，本文基于行為經(jīng)濟(jì)學(xué)理論研究，構(gòu)建基于經(jīng)濟(jì)回報、社群影響與精神激勵三個維度的用戶激勵模型，并通過實證研究進(jìn)行模型驗證、相關(guān)性分析與回歸建模。

圖3 研究方法與流程Fig.3 Research method and process

2.1 理論基礎(chǔ)

本文主要參考了Lindenberg關(guān)于消費者決策的目標(biāo)框架理論(Goal-Framing Theory)與行為經(jīng)濟(jì)學(xué)對現(xiàn)時偏見、同群效應(yīng)和雙重激勵理論。行為經(jīng)濟(jì)激勵是通過在目標(biāo)框架中的用戶動機(jī)實現(xiàn)，從而影響用戶決策的。

圖4 行為經(jīng)濟(jì)學(xué)激勵機(jī)理Fig.4 Behavioral economics incentive mechanism

如圖4所示為行為經(jīng)濟(jì)學(xué)與目標(biāo)框架的應(yīng)用。目標(biāo)框架理論提出用戶行為動機(jī)可以劃分為增益性、規(guī)范性、享樂性(Gain, Normative and Hedonic Goal)三類。具體以智能照明系統(tǒng)而言，分別對應(yīng)于消費者在經(jīng)濟(jì)回報、社群影響和精神激勵上的主要動機(jī)。這些動機(jī)主導(dǎo)了用戶的行為決策，而通過行為經(jīng)濟(jì)學(xué)理論的激勵可以影響這些動機(jī)。

1)經(jīng)濟(jì)回報-增益性：如用戶因為智能照明系統(tǒng)帶來的經(jīng)濟(jì)效益、健康保護(hù)而使用；

2)社群影響-規(guī)范性：因為社會氛圍或社區(qū)鄰居的使用而使用；

3)精神激勵-享樂性：認(rèn)為智能照明系統(tǒng)的節(jié)能綠色與科技創(chuàng)新的選擇使自己覺得光榮和快樂。

為研究行為經(jīng)濟(jì)學(xué)對智能照明系統(tǒng)的消費者購買意愿影響，本文首先構(gòu)建消費者在經(jīng)濟(jì)回報、社群影響和精神激勵上的用戶激勵模型；隨后，基于現(xiàn)時偏見、同群效應(yīng)和內(nèi)在激勵等行為經(jīng)濟(jì)學(xué)原理，設(shè)計針對這三種動機(jī)的激勵對照實驗，檢驗行為經(jīng)濟(jì)學(xué)原理對用戶動機(jī)的影響，進(jìn)而判斷其對購買意愿的影響。下列理論是具體表現(xiàn)：

1)現(xiàn)時偏見(Present Bias)：即短視效應(yīng)，人們會低估長期回報，而注重短期效用。描述了貼現(xiàn)率重要的時間性質(zhì)。比起未來消費所帶來的效用，人們更加重視當(dāng)下消費帶來的滿足感(Strotz, 1955)。

2)同群效應(yīng)(Herd Effect)：指人的遵同行為，人會選擇執(zhí)行多數(shù)人贊同的行為。個人出于維持人際關(guān)系和自身形象的原因，在感受到群體壓力時會選擇遵同，這有利于提升個人對自身行為的適宜性評估和基于參考群體的身份歸屬感(Schultz，2007)。

3)內(nèi)在激勵(Intrinsic Motivation)：可體現(xiàn)為自我榮譽(yù)感。人們在意別人的看法(如環(huán)保、慈善事業(yè)帶來的公眾認(rèn)可)，更有動力做出利他行動，因為會產(chǎn)生良好的自我感覺(自我榮譽(yù)感和社會責(zé)任感的體現(xiàn))。

本文將在從消費者決策框架三個維度，分別驗證現(xiàn)時偏見、同群效應(yīng)和內(nèi)在激勵效應(yīng)：增益性(現(xiàn)時偏見)、規(guī)范性(同群效應(yīng))、享樂性(內(nèi)在激勵)。

2.2 實證研究

上述的變量控制實驗，通過問卷進(jìn)行檢驗。對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析和回歸分析，建立用戶激勵效用模型。隨后，進(jìn)行了情景驗證實際效果并進(jìn)行總結(jié)。

1)問卷設(shè)計：問卷中包含了規(guī)范目標(biāo)框架中三個維度的行為激勵對照實驗以及受訪者的人口學(xué)資料問題，整體設(shè)計采用Ozaki問卷設(shè)計[12]。部分量表問題采用了已有的在電動汽車、LED、綠色電價等技術(shù)擴(kuò)散研究中的問卷設(shè)計[10, 14-16]。

2)數(shù)據(jù)收集：按照三類激勵條件共設(shè)置8組，每組45～50人。問卷通過郵件、互聯(lián)網(wǎng)平臺發(fā)放。

3)數(shù)據(jù)分析與處理：使用SPSS 軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。

3 數(shù)據(jù)分析與討論

3.1 整體數(shù)據(jù)描述性分析

研究共收回問卷391份，篩選掉回答不完整的問卷后，選取354份用于進(jìn)一步分析。將回收問卷錄入SPSS 進(jìn)行統(tǒng)計分析。

354份問卷統(tǒng)計分析后的數(shù)據(jù)如表1所示，其人口學(xué)分布表明，性別分布較為均勻，平均年齡33.5歲，教育程度本科及以上學(xué)歷占比高；家庭收入水平較高，年收入10萬以上占比80.5%；被訪樣本主要來自一、二線城市，這與智能照明系統(tǒng)的潛在市場吻合。

表1 人口學(xué)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

3.2 現(xiàn)狀分析

由表2可知， 用戶對于目標(biāo)框架理論中的三個動機(jī)變量的總體感知情況適中，其中增益性目標(biāo)得分中等偏上，體現(xiàn)問卷中設(shè)計的收益率較為適中；規(guī)范性目標(biāo)均值水平較低，這可能是因為智能照明系統(tǒng)滲透率較低，用戶對其真實感知較弱；享樂性目標(biāo)較另外兩種更高，可能與人群較高的環(huán)保態(tài)度有關(guān)。綜合而言，在354份調(diào)研中，用戶整體意愿購買率為56.59%。

表2 現(xiàn)狀分析

3.3 變量相關(guān)性分析

表3顯示的是四個變量之間的Pearson相關(guān)性分析，數(shù)據(jù)顯示增益性目標(biāo)、規(guī)范性目標(biāo)、享樂性目標(biāo)均與購買意愿之間的相關(guān)性系數(shù)均大于零，且滿足P<0.05，存在有顯著正相關(guān)關(guān)系。這支持前述的目標(biāo)框架理論分析，證實本文中用戶側(cè)儲能行為動機(jī)模型的正確性，并且預(yù)示著后續(xù)構(gòu)建回歸模型的可行性。

表3 Pearson相關(guān)性分析

問卷實驗中設(shè)置有三類行為經(jīng)濟(jì)學(xué)激勵對照，根據(jù)行為經(jīng)濟(jì)學(xué)理論可提出行為激勵有效的假設(shè)，但尚未實驗驗證。表4與表5 中的數(shù)據(jù)將呈現(xiàn)出t檢驗對行為經(jīng)濟(jì)學(xué)激勵顯著性的判斷。

表4數(shù)據(jù)證實，研究設(shè)計的激勵對照在目標(biāo)理論的三個維度均表現(xiàn)出顯著的差異：現(xiàn)時偏見激勵與增益性目標(biāo)顯著相關(guān)，P=0.028<0.05；同群效應(yīng)激勵與規(guī)范性目標(biāo)存在顯著相關(guān)，P=0.009<0.01；內(nèi)在激勵與享樂性目標(biāo)存在顯著相關(guān)，P=0.029<0.05。

表4 激勵變量的相關(guān)性分析

表5是對照組之間的變量描述統(tǒng)計，可見在行為經(jīng)濟(jì)學(xué)激勵下，三種增益性感知值均有所提升，該實驗結(jié)果與理論分析吻合。且在施加全部激勵情況下，總體購買率從初始情況的54.84%提升至61.82%，增長率達(dá)12.72%。

表5 對照組別的描述統(tǒng)計

通過本節(jié)分析可以得：

1)增益性、規(guī)范性、享樂性和購買意愿變量與人口學(xué)變量無顯著相關(guān)性；

2)增益性、規(guī)范性、享樂性與購買意愿之間存在顯著正相關(guān)關(guān)系，這支持本文的理論基礎(chǔ)——目標(biāo)框架理論；

3)增益性、規(guī)范性、享樂性和購買意愿在行為經(jīng)濟(jì)學(xué)激勵對照實驗中存在顯著差異。激勵措施可以提升用戶增益性、規(guī)范性、享樂性動機(jī)的得分，且購買意愿也會顯著提升。

3.4 回歸分析

上述內(nèi)容證實了基于目標(biāo)框架理論的行為動機(jī)模型的有效性，且證實了行為經(jīng)濟(jì)學(xué)激勵對于行為動機(jī)的正向影響。因此支持對該模型進(jìn)行多元線性回歸。

基于表6的線性回歸分析可得：

1)本次線性回歸模型的擬合度良好，R2=0.581>0.5，意味著本次的運(yùn)算結(jié)果較為真實可靠地反映出增益性、規(guī)范性和享樂性動機(jī)對用戶購買率的影響情況，這三種動機(jī)可以解釋購買意愿變化情況的58.1%。

表6 多元線性回歸分析

2)回歸方程顯著，F(xiàn)=148.155，P<0.001，意味著三個自變量中至少有一個可以顯著影響因變量滿意度。

3)增益性可以顯著正向影響購買率(β=6.432>0，P<0.001)；規(guī)范性可以顯著影響購買率(β=2.792>0,P<0.001)；享樂性可以顯著正向影響購買率(β=7.159>0.001,P<0.001)。

4)最后，變量之間得出激勵效用回歸方程式(1)：

F=6.432×G+2.792×N+7.159×H-16.957

(1)

式中F表示購買意愿，G代表增益性，N代表規(guī)范性，H代表享樂性。

3.5 小結(jié)

1)本文構(gòu)建并驗證基于增益性、規(guī)范性和享樂性目標(biāo)的(Gain, Normative and Hedonic Goal)三維度的購買意愿模型的有效性，并構(gòu)建出式(1)。這三個變量顯著正向影響因變量，驗證了理論分析的假設(shè)。增益性與享樂性對購買率的影響更強(qiáng)，其回歸系數(shù)分別為6.432與7.159。

2)行為經(jīng)濟(jì)學(xué)激勵顯著影響消費者目標(biāo)框架，施加現(xiàn)時偏見、同群效應(yīng)和內(nèi)在激勵三種激勵對于用戶在增益性、規(guī)范性和享樂性目標(biāo)的感知有顯著正向影響，增益性目標(biāo)均值從4.54提升至4.83；規(guī)范性目標(biāo)均值從3.67提升至4.24；享樂性目標(biāo)均值從4.78提升至5.21。

3)行為經(jīng)濟(jì)學(xué)激勵對于用戶行為引導(dǎo)具有積極作用，施加激勵后，通過增益性、規(guī)范性和享樂性感知的提升，將總體購買率提升12.72%。

4 總結(jié)

本文研究了行為經(jīng)濟(jì)激勵對智能照明系統(tǒng)購買意愿的影響，通過實證研究驗證了非經(jīng)濟(jì)激勵的有效性，在不增加補(bǔ)貼刺激情況下可以將用戶購買意愿提升12.72%，該種激勵措施應(yīng)用至智能照明市場中可產(chǎn)生較高的社會價值和產(chǎn)業(yè)價值。

本文的創(chuàng)新點在于將行為經(jīng)濟(jì)學(xué)原理應(yīng)用至用戶能源決策場景，嘗試引導(dǎo)激勵個人行為，并將購買意愿具化成激勵效用模型。

本文僅是行為經(jīng)濟(jì)學(xué)在個體行為決策建模中的初步應(yīng)用。人的行為激勵是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，很多因素有待于今后的研究。理解人的行為動機(jī)與引導(dǎo)方式，對于各類現(xiàn)實應(yīng)用場景的分析與建模至關(guān)重要，將人因影響納入才能更加貼近真實的世界。