基于CiteSpace的中國適老智能家居研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景

周橙旻，趙晗肖，徐雪，梁爽，Jake Kaner

基于CiteSpace的中國適老智能家居研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景

周橙旻1，趙晗肖1，徐雪1，梁爽2，Jake Kaner3

（1.南京林業(yè)大學，南京 210037；2.佛羅倫薩大學，佛羅倫薩 50121；3.諾丁漢特倫特大學，諾丁漢 NG1 4FQ）

了解中國適老智能家居的研究現(xiàn)狀，明確適老智能家居研究存在的局限性問題及未來可發(fā)展的方向。本研究查閱CNKI中收錄我國有關(guān)適老智能家居的相關(guān)文獻并將其作為數(shù)據(jù)源，使用科學計量方法進行知識圖譜和詞云繪制，利用CiteSpace軟件將國內(nèi)外相關(guān)文獻的關(guān)鍵詞進行數(shù)據(jù)可視化呈現(xiàn)并進行比較分析，以探析研究涵蓋的方向及研究熱點，對現(xiàn)有的研究狀況進行分析并提出研究存在的局限性問題。結(jié)果表明目前我國有關(guān)適老智能家居的研究涵蓋用戶、系統(tǒng)設計、產(chǎn)品設計、空間、養(yǎng)老模式等多個方面，最后根據(jù)研究存在的局限性問題提出未來我國適老智能家居可深入發(fā)展和研究方向為通信技術(shù)與傳感器在智能家居中的合理運用、增強智能家居系統(tǒng)兼容性、用戶使用智能家居系統(tǒng)過程中的實用性和增強智能家居的實用潛力。

適老智能家居；用戶；CiteSpace；知識圖譜；可視化分析

隨著現(xiàn)代社會生存壓力的增大，婚齡男女的生育年齡也逐漸增大，其生育數(shù)量因為各方面條件的限制不易增加，因此使老齡化問題愈發(fā)嚴重，老年人群體比重逐漸增加。面對如此嚴峻的人口老齡化形勢，養(yǎng)老行業(yè)既面臨著挑戰(zhàn)也面臨著機遇，與此同時，養(yǎng)老行業(yè)也在此背景下逐漸發(fā)展起來。銀發(fā)經(jīng)濟興起，老年人的需求逐漸被市場關(guān)注，影響著我國社會經(jīng)濟發(fā)展的人口老齡化已逐漸成為人們擔憂的嚴峻社會問題。老年人的空閑時間較多，生理和心理問題在這種情況下被放大，與其他年齡群體的差異感愈加強烈，不免產(chǎn)生孤獨落寞感，而名詞“空巢老人”、“孤寡老人”則反應了很大一部分老年群體的現(xiàn)狀。老人的生理、情感、行為、認知方面都會隨著年齡增長而發(fā)生顯著改變。適用于老年群體的居住空間應與老人的生理、情感、行為和認知相匹配。

近幾十年來，世界上大多數(shù)國家對居住空間作出的改善和為人類居住而進行的設計研究急劇增加，中國也不例外。隨著工業(yè)4.0時代萬物互聯(lián)的到來，所有與物聯(lián)網(wǎng)服務相關(guān)并依賴于物聯(lián)網(wǎng)的活動伴隨著技術(shù)進步深入生活。物聯(lián)網(wǎng)被廣泛應用于智能家居領(lǐng)域，并與融合了傳感器、遙控器及其他電器與設備的智能家居相結(jié)合成為了具有競爭力和影響力的領(lǐng)域成為近年來的熱點話題。針對老年群體，尤其是介助老人和介護老人的智能家居設計被認為是提高老年人的生活質(zhì)量和確保其健康與安全的重要手段。

1 中國適老智能家居研究現(xiàn)狀

1.1 數(shù)據(jù)來源與數(shù)據(jù)處理

本文研究數(shù)據(jù)來源CNKI期刊數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)采集時間為2020年11月10日。檢索條件為：主題＝“老人or適老”且主題＝“智能家居”，年份不限定，剔除其中與研究相關(guān)度低的文章（包括招商、學科或?qū)I(yè)介紹、新聞報道、展會會議、政府或協(xié)會項目發(fā)布、作品展、撤稿類文章）和外文文獻，共得到有效文獻122篇。本文數(shù)據(jù)可視化軟件為CiteSpace V軟件，是由陳超美博士為主導開發(fā)的引文可視化軟件[1]，用于分析有關(guān)適老智能家居研究的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)與演化趨勢。本文對適老智能家居近五年文獻的機構(gòu)、合作作者和關(guān)鍵詞進行信息可視化分析并繪制知識圖譜[2]。文獻通過CNKI數(shù)據(jù)平臺導出Refworks文本數(shù)據(jù)，利用CiteSpace V對數(shù)據(jù)格式進行預處理，之后對數(shù)據(jù)分析進行設置。將時間切片設置為1，可視化分析的節(jié)點類型根據(jù)分析內(nèi)容依次為關(guān)鍵詞、機構(gòu)和作者。最后按照設置使文獻數(shù)據(jù)生成靜態(tài)聚類可視化圖表并對圖表進行調(diào)整以保證可讀性。

1.2 國內(nèi)相關(guān)文獻分析

對122篇文獻題名進行分詞處理和詞頻分析，將詞頻大于6的高頻詞匯與其詞頻進行統(tǒng)計，見表1。分詞處理后得到名詞184個、動詞152個、介詞14個、形容詞8個、區(qū)別詞5個、副詞2個和其他詞45個，生成詞云圖，見圖1。由此可概覽我國適老智能家居研究關(guān)注點。用于描述有關(guān)我國適老智能家居研究的詞匯有：安全、豪華、健康、美好、貼心、便利等；研究針對空間的詞匯有：居家、臥室、社區(qū)、農(nóng)村、住宅、公寓、起居室等。

表1 適老智能家居文獻題名詞頻

圖1 適老智能家居文獻題目詞云

通過對國內(nèi)適老智能家居相關(guān)文獻的關(guān)鍵詞進行共現(xiàn)分析，來探索智能家居領(lǐng)域內(nèi)有關(guān)適老的研究熱點和重點話題，并有利于分析話題演變歷程。頻次較高的關(guān)鍵詞有“智能家居”“老年人”“空巢老人”“Activities of Daily Living”“Remote Sensing Technology”“大數(shù)據(jù)”“智慧養(yǎng)老”“智能監(jiān)控”“物聯(lián)網(wǎng)”“獨居老人”“老人看護”“老齡化”等。通過關(guān)鍵詞的數(shù)據(jù)可以得知智能家居領(lǐng)域有關(guān)適老研究的中心話題和熱點話題在技術(shù)層面涉及大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和智能監(jiān)測等，見圖2。

通過對知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫的文獻檢索與分析，發(fā)現(xiàn)我國目前對智能家居系統(tǒng)與適老的智能家居研究主要分布于控制工程、工業(yè)經(jīng)濟、信息經(jīng)濟及計算機學科領(lǐng)域。目前針對適老智能家居的研究可以歸納為兩個方面：一是以智能產(chǎn)品為中心，從設計的視角探究老人在智能家居場景中的交互體驗及對老人與產(chǎn)品服務系統(tǒng)和產(chǎn)品本身的交互行為進行研究；二是從系統(tǒng)和技術(shù)的視角出發(fā)，對環(huán)境、社區(qū)、養(yǎng)老機構(gòu)和養(yǎng)老模式做出探討[3-4]。文獻中主要涉及的智能適老應用場景有以下4個方面：一為安防，安防系統(tǒng)由智能門鎖、攝像頭、傳感器、報警器等組成，實時監(jiān)測家庭環(huán)境并在遇到異常情況時自動報警，可遠程查看家中影像[5-6]；二為關(guān)愛場景，通過智能攝像頭或其他電子產(chǎn)品來了解家人情況，通過視頻通話隨時交談陪伴，此外有陪伴機器人幫助照顧老人小孩；三為休息與睡眠場景，根據(jù)人體睡眠數(shù)據(jù)包括心率、呼吸等調(diào)節(jié)燈光、溫濕度等環(huán)境參數(shù)，幫助改善睡眠質(zhì)量[7-8]；四為衛(wèi)浴，由智能馬桶、智能浴缸、智能淋浴房等產(chǎn)品構(gòu)成，可以遠程或自動化控制，兼顧節(jié)能環(huán)保；五為廚餐場景，允許遠程和多交互方式操控廚房電器，通過收集、分析廚房場景中的數(shù)據(jù)，進行智能菜譜推薦，實現(xiàn)食材的一鍵下單[9-10]。

圖2 適老智能家居關(guān)鍵詞共現(xiàn)

1.3 國內(nèi)外相關(guān)文獻對比分析

為更清晰地了解中國適老智能家居的研究水平現(xiàn)狀，將世界范圍內(nèi)相關(guān)研究的分析結(jié)果與中國相關(guān)研究現(xiàn)狀做對比?！癈ommercial ICT Smart Solutions for the Elderly: State of the Art and Future Challenges in the Smart Furniture Sector”[11]一文中對主題為智能家居的外文文獻進行檢索，并將得到的文獻用VOS軟件做聚類分析，從總共439篇分析的文章中，得到了1 681個關(guān)鍵詞，見圖3。圖中顯示了關(guān)鍵詞形成的四個聚類（關(guān)鍵詞出現(xiàn)的最少次數(shù)是8次）。綠色集群將技術(shù)和面向技術(shù)的關(guān)鍵詞進行分組，例如智能家居、活動識別（各種形式）和傳感器（在圖3中由環(huán)境智能重疊）等。紅色聚類包括老年人健康、生活質(zhì)量、輔助技術(shù)、護理、遠程護理/監(jiān)測和獨立生活等。藍色聚類涵蓋了圍繞環(huán)境輔助生活、環(huán)境智能和物聯(lián)網(wǎng)的支持技術(shù)與框架。

我國適老智能家居研究所涉及的內(nèi)容：針對特殊用戶群體的研究與設計；適老智能家居系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)；針對特定的功能空間進行的研究；適老智能系統(tǒng)中的智能產(chǎn)品設計和相關(guān)研究；基于智慧養(yǎng)老的養(yǎng)老模式探究；互聯(lián)網(wǎng)背景下的老年人監(jiān)控研究等。外文適老智能家居文獻研究的關(guān)注方向和內(nèi)容有：在智能方案中傳感器使用的相關(guān)研究；智能家居系統(tǒng)遠程訪問功能的實現(xiàn)；通過移動而非固定設備對老人進行監(jiān)控并對設備進行操控的相關(guān)研究；智能家居的主動效益和對智能場景的輸出；針對用戶的特定特征（比如認知能力）進行的智能家居設計研究；智能家居設計解決方案是否有直接應用的潛力及智能家居的成本價值等。

通過對比國內(nèi)外有關(guān)智能家居領(lǐng)域的研究成果，以及上文中的關(guān)鍵詞分析可以看出，國外此領(lǐng)域內(nèi)的研究有頗多涉及智能家具與家居相關(guān)技術(shù)，技術(shù)涉及范圍廣且研究多深入而有針對性，比如研究不但考慮功能也會考慮其實用性和是否具有足夠的價值，研究對象涉及老年人、系統(tǒng)的操作與管理者等多方面。但是我國智能家居研究還是更多關(guān)注智能家居系統(tǒng)的技術(shù)層面的問題，系統(tǒng)設計中的關(guān)注點也在于“系統(tǒng)”，即狹義的系統(tǒng)構(gòu)架而非廣義上系統(tǒng)所涉及的方方面面。

圖3 適老智能家居外文文獻研究狀況

2 中國適老智能家居研究的局限

2.1 中國適老智能家居研究內(nèi)容局限

我國智能家居研究更多關(guān)注智能家居系統(tǒng)的技術(shù)層面問題，涉及相關(guān)系統(tǒng)的內(nèi)容為基礎(chǔ)系統(tǒng)和應用系統(tǒng)，缺少系統(tǒng)對用戶和環(huán)境的適配性分析。其中基礎(chǔ)系統(tǒng)涉及智能家居中的控制管理系統(tǒng)、家居布線系統(tǒng)和網(wǎng)絡系統(tǒng)等，應用系統(tǒng)涉及家庭安防、家居照明和電器系統(tǒng)等。我國的智能家居較少涉及智能家具，但其實智能家具是智能家居中重要的一部分，也是幫助用戶生活智能化不可缺少的設備[12]。在“Smart Furniture as a Component of a Smart City-Definition Based on Key Technologies Specification”一文中將智能家具定義為精心制作的網(wǎng)絡化家具[13]，包括能夠管理用戶數(shù)據(jù)的智能或遠程控制系統(tǒng)。國內(nèi)有關(guān)能夠與用戶互動并預測用戶需求，從而為個人提供了生活便利的智能家居研究較少。實際上在國外智能家具已經(jīng)在管理空間和實現(xiàn)多功能方面有了不少研究與應用成果。例如Stryker IBed等帶有嵌入式報警系統(tǒng)和通信功能的床，也可以幫助患者與護理人員互動，而我國的智能家居報警與通信通常作為單獨的模塊出現(xiàn)。

而有關(guān)老人的部分，我國研究者多以看護和智能監(jiān)控方面為研究重點，探討利用智能家居實現(xiàn)遠程監(jiān)控或基于生物特征的身份識別、離床監(jiān)測和跌倒監(jiān)測等，關(guān)注老人生活的安全與安防。但有關(guān)如何讓老年人生活得更加便捷舒適、與家居的交互或控制方式是否合理、情感與人性化的設計等問題尚為關(guān)注較少的部分。

2.2 智能家居中用戶體驗的缺失

我國智能家居的發(fā)展目前處在初期階段，雖然基于人口量級優(yōu)勢，在全球范圍內(nèi)已經(jīng)具有一定的規(guī)模[14]，但尚未出現(xiàn)智能家居的剛需場景和完備的為特定人群設計的智能家居系統(tǒng)。針對老年人的智能家居系統(tǒng)的功能對于老人來說并非主觀可用，更多的是被動體驗，即我國適老智能家居的多數(shù)功能是由于機構(gòu)或社區(qū)管理的目的來監(jiān)測老人的身體與行動，并可以實時將數(shù)據(jù)或報警信息傳輸給他人。此外，目前用戶體驗碎片化，以及尚未有著重針對老年人體驗的痛點如遠程與本地異步操作需求的良好解決方案，因此研究還需更多結(jié)合實際目標群體的特征及需求，將智能家居系統(tǒng)設計的交互重心由單一的實體產(chǎn)品轉(zhuǎn)移到包含實體產(chǎn)品和移動設備端的多設備生態(tài)中，將老人作為智能家居系統(tǒng)設計的重心。無論是智能家居場景中的產(chǎn)品還是智能家居系統(tǒng)的功能，都需更多地考慮老年群體的用戶體驗和情感需求。雖然市面上有為老年人設計的聊天交友平臺，但是大多流于表面缺少深層關(guān)懷，不能夠讓用戶得到精神慰藉[15]。此外有關(guān)養(yǎng)老平臺和養(yǎng)老系統(tǒng)的研究也尚未形成統(tǒng)一的標準規(guī)范，老年人使用的產(chǎn)品按鍵或智能終端設備界面的操作復雜程度也是應當被考慮的問題[16]。

2.3 智能家居研究缺乏對市場與社會的考慮

現(xiàn)代電子產(chǎn)品、普適計算和物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)進入智能家居領(lǐng)域，創(chuàng)新設計和理念基于簡單的物聯(lián)網(wǎng)設計，成本最低。目前的消費者也在尋找更便宜、更容易獲得、設計更有吸引力的產(chǎn)品，而不會為智能產(chǎn)品支付明顯更高的價格。

適老智能家居作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的產(chǎn)物要廣泛部署，其面臨的障礙也是智能家居所存在的主要問題，即隱私、能耗、妨礙性、可用性、可接受性和成本（初始/維護）[17-18]。商家之所以采取傳統(tǒng)而安全的適老服務措施是因為其更容易被市場和社會所接收，但卻給所有潛在的物聯(lián)網(wǎng)用戶帶來了巨大的挑戰(zhàn)。并且對于許多消費者來說，他們?nèi)匀恍枰_信他們需要這些產(chǎn)品，并且應該繼續(xù)將他們的生活、家庭和工作場所數(shù)字化[19]。雖然市場上已經(jīng)有適老智能家居產(chǎn)品，但仍需要更多的創(chuàng)新研發(fā)來獲得最佳智能解決方案，同時還需考慮價格、目標用戶和代理商?？紤]到用戶目前面臨的主要挑戰(zhàn)和問題，采用多學科方法將有益于創(chuàng)新產(chǎn)品。適老智能家居在研究和開發(fā)新功能新系統(tǒng)的同時應當考慮市場與社會，使方案靈活、成本低[20-21]，在沒有專業(yè)指導的情況下易于用戶購買和安裝，并能提供舒適性和便利性。

3 中國適老智能家居研究發(fā)展前景

3.1 通信技術(shù)與傳感器的合理運用

近年來，傳感器與現(xiàn)代通信技術(shù)的結(jié)合及致動器技術(shù)的提升為智能家居的發(fā)展帶來了新的可能性[22]。傳感器已經(jīng)可以做到低功耗、小尺寸和低成本，而功耗和成本正是諸多智能家居系統(tǒng)的癥結(jié)所在。如何合理將傳感器應用在家具及其他智能設備中，并保證其對老年人生活福祉創(chuàng)造價值是未來的研究方向之一[23]。從目前的文獻中也可以觀察到通過使用傳感器等輔助技術(shù)與日?；顒颖O(jiān)控來改善老年群體生活質(zhì)量的趨勢[24-25]。

3.2 增強智能家居系統(tǒng)兼容性

兼容性是目前智能家居存在的顯著問題。目前的適老智能家居系統(tǒng)通常為軟硬件結(jié)合的物聯(lián)網(wǎng)解決方案，但通常這些解決方案“各自為政”，不同公司的產(chǎn)品也有一套獨特的生態(tài)鏈，大都存在不可配置或不便于更新的問題[26-28]。如果要使研究成果適配于市場和社會，就需要使解決方案能夠讓公司或機構(gòu)通過調(diào)整系統(tǒng)增加靈活性來適應變化的環(huán)境，而不是開發(fā)和使用新系統(tǒng)代替原有系統(tǒng)。也就是說智能家居系統(tǒng)的迭代和兼容性是這個領(lǐng)域中亟待研究的內(nèi)容，也是開發(fā)者和投資商的關(guān)注所在。

3.3 用戶使用智能家居系統(tǒng)時的可用性

適老智能家居需服務于人，使用者是包含管理者、老人和老人的家人等多樣化的群體。若想增加消費者對智能家居的興趣，實現(xiàn)功能可用性是可行的方法，這可以直接影響用戶的健康和舒適感。產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度太快，現(xiàn)代多樣的營銷和廣告渠道，是一些老人從前所不了解的，而這就對老年人造成了麻煩，即老年人隨著年紀上升而認知能力在下降，本身對于新產(chǎn)品的接受能力較低，沒辦法很快地理解新產(chǎn)品的操作與使用方式。因此適老智能家居系統(tǒng)需要驗證技術(shù)經(jīng)驗不足的人是否能夠接受智能家居系統(tǒng)，并確保用戶友好，從而使適老智能家居的解決方案不僅在技術(shù)上可行，而且能夠被目標群體所接受，同時使目標群體不被自身的特征所限制（觸覺靈敏度降低、視覺、聽覺、移動性下降）。

3.4 增強智能家居的實用潛力

有關(guān)適老智能家居的研究應當以解決現(xiàn)有問題、創(chuàng)造更加合理的養(yǎng)老模式為目的，任何與現(xiàn)實意義脫離的研究和設計，其價值都是遠遠不夠的。在國際上，適老智能家居系統(tǒng)或產(chǎn)品的設計大都投入到實際應用中，他們的實用性不單來自系統(tǒng)和產(chǎn)品本身的特質(zhì)，也是由于開發(fā)研究者考慮到了市場與社會的實際情況。高成本的解決方案即便功能優(yōu)良也較難被市場廣泛接受。而目前我國老年人的經(jīng)濟狀況和國家政策都非常有利于智能家居研究的發(fā)展與應用，未來適老智能家居會向著方案靈活、適配性強、成本低、易用性強、便捷舒適的高實用性方向發(fā)展。

4 結(jié)語

當今社會，老年人因為物質(zhì)的富足，生活方式已經(jīng)從拮據(jù)度日轉(zhuǎn)向了品質(zhì)生活，其保障來源于老人自身的經(jīng)濟基礎(chǔ)和子女的贍養(yǎng)扶持，此外社會給予了各類養(yǎng)老服務和保險基金的選擇，為老人在滿足基本生活需求之外還能獲得高水平消費能力，其中自理型老人在看護、醫(yī)療方面少了一定支出，也能保證穩(wěn)定的經(jīng)濟支持。因此老年人消費觀念和消費方式發(fā)生轉(zhuǎn)變，從以滿足基本生活為主向追求更高層次的享受方面轉(zhuǎn)變，注重產(chǎn)品質(zhì)量與健康生活，這也為適老智能家居的發(fā)展帶來契機。

本研究通過對我國適老智能家居的研究文獻進行知識圖譜分析和詞云繪制，梳理我國適老智能家居研究的概況。但我國適老智能家居還存在研究內(nèi)容的局限性、對用戶體驗關(guān)注的缺失和對市場和社會考慮不足等問題，根據(jù)局限性問題和研究概況提出了我國適老智能家居未來深入發(fā)展和研究的4個方向，即通信技術(shù)與傳感器的合理運用、增強智能家居系統(tǒng)兼容性、用戶使用智能家居系統(tǒng)時的可用性和增強智能家居的實用潛力，為我國適老智能家居研究方向提供參考思路。

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Status and Direction of Smart Home for the Elderly in China Based on the CiteSpace

ZHOU Cheng-min1, ZHAO Han-xiao1, XU Xue1, LIANG Shuang2, Jake Kaner3

(1.Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, China; 2.University of Florence, Florence 50121, Italy; 3.Nottingham Trent University, Nottingham NG1 4FQ, UK)

This paper aims to understand the research status of smart home for the elderly in China, and to clarify the limitations and future development direction of smart home for the elderly. This paper uses the relevant literature on smart homes for the elderly collected by CNKI as the data source, draws the knowledge map and word cloud by using scientific measurement method and presents and analyzes the key words and titles of the literature at home and abroad visually by using the CiteSpace software to explore the research direction and research hotspots, this paper analyzes the existing research situation and puts forward the limitations of the research. The results show that the current research on smart homes for the elderly covers users, system design, product design, space, pension mode and other aspects. Finally, according to the limitations of the research, it is proposed that the future development of smart homes suitable for the elderly in China, the research direction is the rational use of communication technology and sensors in smart homes, the research on enhancing the compatibility of smart home systems, the research on ensuring the practicability of users in the process of using smart home systems, and the research on enhancing the practical potential of smart homes.

smart home for the aged; users; CiteSpace; knowledge map; visual analysis

TB472

A

1001-3563(2022)02-0035-07

10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.02.005

2021-09-20

2020年江蘇省研究生“國際智慧康養(yǎng)家具設計與工程”項目（20200227）；南京林業(yè)大學生態(tài)康養(yǎng)家居產(chǎn)學研用國際合作聯(lián)合實驗室項目（2020004）

周橙旻（1978—），女，江蘇人，博士，南京林業(yè)大學副教授，主要研究方向為家具設計與工程、工業(yè)設計工程。