AI智能化背景下?lián)u籃設(shè)計的多模態(tài)創(chuàng)新與發(fā)展路徑探究

摘要：搖籃作為嬰幼兒成長過程中不可或缺的生活用品，其設(shè)計不僅關(guān)乎嬰幼兒的舒適度與安全性，更影響著他們的成長環(huán)境體驗。文章首先分析了當(dāng)前搖籃設(shè)計的現(xiàn)狀，指出了傳統(tǒng)設(shè)計在功能性、智能化以及用戶體驗等方面的不足。結(jié)合AI技術(shù)的最新進(jìn)展，提出了搖籃設(shè)計的多模態(tài)創(chuàng)新策略，包括但不限于智能感應(yīng)、語音交互、情感識別以及個性化定制等。創(chuàng)新策略旨在通過融合多種AI技術(shù)，實現(xiàn)搖籃功能的智能化升級，提升嬰幼兒的照護(hù)體驗。文章進(jìn)一步探討了搖籃設(shè)計的未來發(fā)展路徑。一方面，強調(diào)以用戶需求為導(dǎo)向，通過大數(shù)據(jù)分析與用戶反饋機制，不斷優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計，滿足市場的多元化需求。另一方面，注重跨學(xué)科合作，將AI技術(shù)、材料科學(xué)、人體工學(xué)等多領(lǐng)域知識有機融合，推動搖籃設(shè)計的創(chuàng)新與發(fā)展。

關(guān)鍵詞：搖籃設(shè)計；多模態(tài)；AI；智能化；優(yōu)化設(shè)計

中圖分類號：TB472文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1003-0069（2025）12-0051-05

引言

隨著人工智能（AI）技術(shù)的飛速發(fā)展，我們正步入一個由智能化驅(qū)動的新時代。AI技術(shù)正以前所未有的速度改變我們的生活和工作方式，逐步成為引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的核心驅(qū)動力。AI技術(shù)的興起，不僅在理論層面推動了創(chuàng)新，更在實際應(yīng)用中展示了其強大的潛力和廣泛的適用性。從智能家居到智能交通，從健康管理到智能制造，AI技術(shù)正在各個領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。特別是在兒童照護(hù)領(lǐng)域，AI技術(shù)的引入正逐步改變傳統(tǒng)的搖籃設(shè)計和使用方式，使其更加智能化、人性化以及人機交流的多模態(tài)化。

一、搖籃文化的起源與演變

搖籃歷史可以追溯到人類文明的早期，隨著社會的發(fā)展，搖籃的制作工藝與設(shè)計風(fēng)格逐漸豐富，搖籃作為一種具有深厚文化內(nèi)涵和實用價值的物品，在人們的日常生活中占據(jù)著舉足輕重的地位。從早期的獸皮籃子到現(xiàn)代的智能搖籃，搖籃經(jīng)歷了漫長的發(fā)展和演變過程，不同的地區(qū)形成了不同的搖籃文化與育兒習(xí)俗，搖籃成為各民族育兒文化中重要的一部分，不僅承載著照顧嬰兒的實際功能，更蘊含著深厚的文化意義。

（一）早期搖籃的形態(tài)特征

搖籃的確切起源時間雖已難以確切考證，其歷史可追溯至早期在遷徙或狩獵過程中，為了方便攜帶與照料嬰幼兒，創(chuàng)造性地利用獸皮縫制成籃子狀結(jié)構(gòu)，懸掛于樹杈之上，供孩子休憩或嬉戲。隨著這些民族的生活軌跡從茂密的森林向遼闊的草原延伸，定居生活形成村落與城市，原始的吊籃逐步演化為吊掛在房屋內(nèi)樑與火炕上的搖車，進(jìn)而發(fā)展為我們今日所熟知的搖籃形態(tài)。

材料方面：早期搖籃的制作材料極為豐富多樣，涵蓋了獸皮、荊條、竹子及木板等多種自然材質(zhì)。這些材料的選擇深受當(dāng)?shù)刈匀簧鷳B(tài)與文化傳統(tǒng)的影響。

構(gòu)造層面：早期的搖籃構(gòu)造相對樸素而實用，多是通過編織或縫制技術(shù)將材料整合成籃子狀，隨后加以懸掛。隨著人類文明的持續(xù)進(jìn)步與手工藝技術(shù)的日新月異，搖籃的構(gòu)造日趨復(fù)雜與精致，甚至各式雕刻與裝飾的吉祥圖案也融入其中，使其藝術(shù)魅力形成具有民族文化內(nèi)涵的搖籃文化。

功能層面：在人類早期，自然條件惡劣，搖籃的懸掛提供了基本的安全與保護(hù)作用?，F(xiàn)代社會，搖籃不僅為嬰兒提供了一個安全舒適的睡眠環(huán)境，還在安撫情緒、促進(jìn)發(fā)育以及培養(yǎng)親子關(guān)系等方面發(fā)揮著重要作用?，F(xiàn)代搖籃在傳承傳統(tǒng)搖籃基本功能的基礎(chǔ)上，融入了諸多創(chuàng)新元素，如溫度感應(yīng)系統(tǒng)、音樂播放功能以及自動搖擺裝置等，以滿足不同家庭對于嬰幼兒照護(hù)的個性化需求。

材質(zhì)層面：從早期的獸皮、藤條、竹子等天然材料逐漸轉(zhuǎn)向了木質(zhì)、乃至現(xiàn)代的金屬與合成材料。這一轉(zhuǎn)變不僅提升了嬰兒的舒適度和安全性，同時也滿足了人們對于輕巧、

美觀與耐用性的雙重追求。

形態(tài)創(chuàng)新層面：除了傳統(tǒng)的懸掛式搖籃、搖車，現(xiàn)代市場還涌現(xiàn)出了便攜式搖籃、智能搖籃等多種新型搖籃形態(tài)。這些新型搖籃不僅更加貼合現(xiàn)代家庭的生活節(jié)奏與審美偏好，同時也展現(xiàn)了科技在嬰幼兒用品領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用與深遠(yuǎn)影響。

（二）中國搖籃文化的發(fā)展概況

搖籃在中文語境中稱號眾多，被稱為搖籃、搖車、搖床等。搖籃是一種專為嬰兒設(shè)計的小型便攜式床，通常在嬰兒出生后的頭幾個月使用，之后才能過渡到普通嬰兒床，而搖籃比嬰兒床更小巧緊湊也更容易移動，但搖籃只適合體重不足20磅的嬰兒，搖籃最終需要升級為嬰兒床。嬰兒床可容納體重不超過30磅的嬰兒，同時嬰兒床比搖籃更大、更耐用且嬰兒床的使用時間更長，因此在擁有更大的空間的前提下，嬰兒床會是更好的選擇。但從價格上來說，嬰兒床比搖籃更貴、更難移動，如果家庭空間不足或預(yù)算有限，搖籃是最佳選擇。而在英文中除了廣義上的cradle也有cot、crib、babybed和Bassinets等單詞也可表示搖籃的意思，即使廣義上這些詞匯都表示搖籃但在對使用者、材料構(gòu)造以及相關(guān)安全性上卻有細(xì)微的差別（如表1），這種詞匯上的多元化就導(dǎo)致國內(nèi)外搖籃的研究和發(fā)展存在差異。

不同生活民族習(xí)俗，形成了不同的搖籃文化，類維順等學(xué)者[1]認(rèn)為達(dá)斡爾族“傳統(tǒng)搖籃”不僅是實用的育兒工具更反映了達(dá)斡爾族的智慧、民俗信仰和審美意識；陳麗麗在研究中強調(diào)[2]蒙古族傳統(tǒng)搖籃文化是在北方草原自然環(huán)境與生產(chǎn)方式基礎(chǔ)上形成與發(fā)展的，承載著該民族的習(xí)俗、思想情感和審美觀念。早期北方游牧民族的搖籃因其游牧屬性，搖籃上會系有兩根系帶，一根系帶是系于人身，另一根繩子則系于搖籃之上。而在鄂倫春旗政府撰寫的民族志中將搖籃稱為“奧莫考”（如圖1），其長60厘米～70厘米，寬30厘米左右，由稠李子木制作，輕便耐用，搖籃四周以木板，底部以兩三塊木板做成，兩頭呈半圓形狀。在搖籃兩邊系有若干皮條，其中一條是在“斜仁柱”內(nèi)外吊、掛搖籃用，其他小條用以將嬰兒固定于搖籃內(nèi)?！皧W莫考”與北方其他民族搖籃不同的顯著特點是折曲式，頭部與身部呈120°角度，頭部和身體比例約為1：4，這與鄂倫春人長期游獵有關(guān)，折曲搖籃便于鄂倫春婦女騎馬時斜挎胸前或后背。[3]搖籃不僅承載各民族的文化記憶，也反映了不同民族間的文化交流和融合。國內(nèi)學(xué)者也分析對比不同民族地域性搖籃的特點反映了不同地理區(qū)域、不同人群的生活背景，方曉陽等[4]通過分析滿族悠車、哈薩克族搖床、漢族搖床等對比體現(xiàn)不同地區(qū)的風(fēng)土人情對育兒家具的形制和文化內(nèi)涵的影響。通過對比顯示，在材料上，漢族搖籃主要是竹編或木制，而北方游牧民族搖籃多由生活環(huán)境范圍里的材料是沿途的樹木，如鄂倫春族的搖籃是由白樺樹支撐，在工藝上，漢族搖籃由木制而北方游牧民族搖籃由該民族獨特的手藝制成[5]。民族性搖籃的重要研究價值體現(xiàn)在民俗學(xué)和美學(xué)等方面。

（三）國外搖籃的發(fā)展概況

在國外，搖籃的設(shè)計和材質(zhì)及功能定位經(jīng)歷了多次的歷史創(chuàng)新。如意大利文藝復(fù)興時期搖籃設(shè)計風(fēng)格開始變得生動，裝飾有鍍金和彩繪體現(xiàn)了文藝復(fù)興時期的藝術(shù)風(fēng)格，同時該時期搖籃獨有的有機形態(tài)和對木雕技法的使用使該時期搖籃的設(shè)計形態(tài)變化具有流動和曲線的形狀。而在17世紀(jì)早期殖民時期美國家具風(fēng)格的影響下，搖籃表面的烏木裝飾采用低浮雕、模具和車削技術(shù)，17世紀(jì)搖籃設(shè)計展現(xiàn)了移民匠人的手工藝技巧和美學(xué)追求，歐洲基于意大利文藝復(fù)興思潮發(fā)展出了具有奢華氣質(zhì)、造型豐富且工藝繁復(fù)的巴洛克風(fēng)格搖籃設(shè)計，其獨特的風(fēng)格和裝飾展現(xiàn)了東西方文化的融合，巴洛克式搖籃不僅是一件豪華家具，更是斯里蘭卡島在荷蘭統(tǒng)治時期文化交流和工藝水平的見證。奧斯曼帝國18世紀(jì)的黃金搖籃展示了當(dāng)時帝國的藝術(shù)風(fēng)格和奢華工藝，如奧斯曼帝國的黃金搖籃，其裝飾屬于洛可可風(fēng)格，這件嬰兒用品不僅展示了18至19世紀(jì)帝國時期的奢華與工藝，也反映了當(dāng)時的文化交流和藝術(shù)風(fēng)格的融合（如圖2）。

從19世紀(jì)中葉開始，伴隨著工業(yè)革命發(fā)展的搖籃設(shè)計呈現(xiàn)出從傳統(tǒng)中世紀(jì)風(fēng)格中尋找解決方案的特點，如哥特式風(fēng)格的橡木搖籃中不論支架還是搖籃都體現(xiàn)了“顯露建筑”的原則。19世紀(jì)末20世紀(jì)初，新藝術(shù)運動影響下的搖籃設(shè)計從自然界動植物與東方元素中尋找靈感，呈現(xiàn)出對有機的、自然的蜿蜒形態(tài)的追求，彎木工藝所獨有流動和彎曲的線條使搖籃形式屬于有機形式范疇，而蚊帳懸掛部分更顯活潑。到了包豪斯的現(xiàn)代主義時代，搖籃設(shè)計開始打破傳統(tǒng)概念，例如，德國建筑設(shè)計師彼得·凱勒設(shè)計以幾何形態(tài)為組合的搖籃[6]。

近年來，國外搖籃的發(fā)展趨向于智能化和功能多樣化。一些高端搖籃配備了監(jiān)控系統(tǒng)、防震功能、自動驅(qū)蚊功能等，以提供更安全、舒適的使用體驗。此外，自動搖晃功能也是國外搖籃的一大亮點，能夠模擬嬰兒在媽媽懷抱中的感覺，幫助嬰兒更好地入睡。這些智能化和多樣化的功能不僅減輕了父母的負(fù)擔(dān)，也提高了嬰兒的生活質(zhì)量。

二、現(xiàn)代搖籃的形態(tài)與特征

（一）現(xiàn)代搖籃的材料特征

現(xiàn)代搖籃隨著材料的推陳出新，從早期的藤蔓、木制發(fā)展到金屬、塑料、碳纖維等復(fù)合材料，再到如今的環(huán)?？沙掷m(xù)發(fā)展的設(shè)計材料，材料的多樣性不僅因為其多需求化性能，更依靠工業(yè)化帶來的材料革新。

工業(yè)革命通過3個環(huán)節(jié)推動資源需求演變：“技術(shù)創(chuàng)新引發(fā)技術(shù)革命，技術(shù)革命推動產(chǎn)業(yè)變革，產(chǎn)業(yè)變革推動資源需求變化”[7]。搖籃設(shè)計材料隨著世界工業(yè)進(jìn)程的變遷而演變，工藝的革新為搖籃引入了新材料。從早期在CE時期維蘇威火山灰燼中發(fā)現(xiàn)的帶有碳化嬰兒骨的羅馬人木制搖籃，到1811年著名的鍍金拿破侖二世搖籃，再到1850年的黃楊木路易絲公主搖籃，隨著科技與設(shè)計風(fēng)格的更迭，搖籃的制作材料從最初的藤蔓逐漸發(fā)展到融合青銅、銀制及鍍金工藝，進(jìn)而演變?yōu)榫碌哪局茝澢に嚒?/p>

1980年隨著《世界自然資源保護(hù)大綱》對于“可持續(xù)性設(shè)計”理念的提出，搖籃的可持續(xù)設(shè)計策略包括模塊化設(shè)計、拆卸重組設(shè)計、材料的可持續(xù)性、減少能源消耗、簡化包裝、延長部件生命周期、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新等，這些策略旨在通過產(chǎn)品設(shè)計的創(chuàng)新，延長產(chǎn)品生命周期，提高產(chǎn)品的利用率和回收率，減少資源浪費[8]，這也是設(shè)計師和使用者對于可持續(xù)化設(shè)計理念的轉(zhuǎn)換。

2023年，歐盟發(fā)布的搖籃安全標(biāo)準(zhǔn)中，對搖籃可觸摸材料中的可遷移元素、甲醛、著色劑及苯胺等化學(xué)物質(zhì)提出了更為嚴(yán)格的限制。同時，為確保動態(tài)安全性，對搖籃支架材料的穩(wěn)固性和驅(qū)動強度等方面也提出了更高要求?，F(xiàn)代設(shè)計搖籃融合了多種功能材料，在新時代背景下，需兼顧國內(nèi)外搖籃材料的不同安全標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)多元化功效。根據(jù)于東玖等學(xué)者[9]在對比了可持續(xù)材料的應(yīng)用案例的環(huán)境影響和性能變化后發(fā)現(xiàn)智能材料的碳排放減少比例、能源提升效率、質(zhì)量減輕指數(shù)以及回收提高率的綜合指數(shù)大于可降解、可回收及生物基材料，智能化技術(shù)也增加了搖籃使用的可持續(xù)化（如圖3）。

（二）由固定模式到多模塊化組合

現(xiàn)代設(shè)計搖籃已從傳統(tǒng)的固定模式轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗄K化組合，這種轉(zhuǎn)變使得搖籃能夠依據(jù)國內(nèi)外不同的安全標(biāo)準(zhǔn)，靈活地結(jié)合多種功能材料，實現(xiàn)多元化功效。在2023年歐盟發(fā)布的搖籃安全標(biāo)準(zhǔn)中，對于搖籃可觸摸材料中的可遷移元素、甲醛、著色劑及苯胺等化學(xué)物質(zhì)有了更為嚴(yán)格的限制。同時，為了適應(yīng)多模塊化組合的特性，搖籃的支架材料穩(wěn)固性和驅(qū)動強度等方面也需滿足更高的動態(tài)安全性要求，確保各模塊間的協(xié)同運作。

在現(xiàn)代多模塊設(shè)計發(fā)展趨勢下?lián)u籃的使用空間再次擴大，21世紀(jì)“與孩子一起成長”是當(dāng)代兒童家具設(shè)計背后的主要關(guān)鍵思想之一，這使得家具可以在日常生活中的使用場合從居家固定慢慢向多場景多模塊轉(zhuǎn)化，多模塊可拼接可移動搖籃成為現(xiàn)代家庭的主要適用對象，2024年樊佳爽等[10]設(shè)計了一款帶有可拆卸嬰兒床并具有儲物、晾衣功能的搖籃，公共場所和交通設(shè)施也成了搖籃考慮的使用場合，同時不斷擴大的使用空間也促進(jìn)了搖籃的功能多樣化，搖籃在多模塊的使用過程中實現(xiàn)了可持續(xù)性使用。

（三）搖籃的多樣化搖擺方式

搖籃往往以模擬嬰兒在母親子宮內(nèi)的移動方式，會將母親步態(tài)以及運動參數(shù)作為搖籃搖晃方式的參考（如圖4），適度的搖晃對嬰兒大腦發(fā)育有積極的影響，更能對早產(chǎn)兒有治療作用。但搖晃的傾斜角度和運動頻率的不適當(dāng)性會對嬰兒的健康有不良影響。

2022年發(fā)布了最新版本的ASTMF2194-2022規(guī)定5個月以下嬰兒睡覺只能使用搖擺角度不超過10°的搖籃，并對睡墊、靜態(tài)負(fù)載等項目的安全性能提出了要求，旨在減少嬰兒搖籃翻倒、坍塌等風(fēng)險；2024年16CFR1218增加了不可搖擺的嬰兒搖籃最大的“側(cè)邊到側(cè)邊”傾斜角度的要求（不能大于1°）及測試方法。

現(xiàn)代搖籃隨著時代環(huán)境的變遷可用空間擴大化，根據(jù)搖籃的使用形式和受力程度分為兩軸固定、單軸固定及三軸驅(qū)動3種，包含前后傾斜的傾斜搖籃、左右旋轉(zhuǎn)的偏航搖籃、吊床搖籃、一個鐘擺搖籃的沙籠搖籃、兩個鐘擺搖籃的搖擺搖籃和四鐘擺搖籃的涌動搖籃[11]（如表2）。

（四）多元化搖籃監(jiān)護(hù)系統(tǒng)

搖籃監(jiān)護(hù)系統(tǒng)是“生理系統(tǒng)”“識別系統(tǒng)”“監(jiān)護(hù)系統(tǒng)”等功能系統(tǒng)的總和，生理系統(tǒng)能感應(yīng)嬰兒環(huán)境的溫度和濕度，識別系統(tǒng)主要對嬰兒自身的表情和聲音進(jìn)行分析，而監(jiān)護(hù)系統(tǒng)則能將嬰兒的安全情況通過物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)實時傳輸給家長，包括搖籃各數(shù)據(jù)采集傳感器，無線傳感網(wǎng)由網(wǎng)關(guān)CC2430模塊和嬰兒搖籃控制設(shè)備組成，終端采集節(jié)點安裝在智能嬰兒搖籃上，節(jié)點與協(xié)調(diào)器之間通過信道進(jìn)行實現(xiàn)組網(wǎng)通信。

目前，國內(nèi)外研究者在監(jiān)護(hù)系統(tǒng)為主導(dǎo)的基礎(chǔ)上結(jié)合智能搖籃的識別系統(tǒng)和生理系統(tǒng)，如KshitijLohekar等[12]開發(fā)一種新低成本的搖籃云系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以在感知嬰兒啼哭時播放輕柔音樂安慰以及內(nèi)置嬰兒衛(wèi)生警報參數(shù)，唐運樂等[13]設(shè)計并實現(xiàn)了一種基于“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)的智能嬰兒搖籃控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過底層硬件、無線傳感網(wǎng)絡(luò)和智能控制App三大模塊，實現(xiàn)了尿濕檢測、環(huán)境溫濕度控制、搖擺和音樂播放等看護(hù)功能，2021年聶茹[14]設(shè)計的搖籃實現(xiàn)了多元化搖籃監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅能用紅外測溫電路實時監(jiān)測嬰兒體溫，且能通過睡覺姿勢電路檢測嬰兒的睡覺姿勢以及利用液晶顯示電路實時顯示相關(guān)參數(shù)。集嬰兒監(jiān)控系統(tǒng)、感應(yīng)系統(tǒng)等為一體的多元化搖籃監(jiān)護(hù)系統(tǒng)旨在實現(xiàn)智能化搖籃系統(tǒng)的有效人機交互。

（五）多模態(tài)化智能技術(shù)對搖籃功能的完善

多模態(tài)（Multimodality）是指同時使用兩種或多種感官進(jìn)行信息交互的方式。在嬰兒護(hù)理環(huán)境方面，人工智能技術(shù)限定了搖籃的傾斜角度以及運動參數(shù)的可用范圍，運用科技手段和理論方法分析嬰兒身體各項指標(biāo)以及滿足其所需護(hù)理環(huán)境。在2015年ChaoCT等[15]提出了一種基于Arduino的嬰兒哭聲識別共振搖籃設(shè)計，該設(shè)計具有低噪音和嬰兒哭聲識別功能，同時能通過減少系統(tǒng)阻尼和優(yōu)化驅(qū)動方式實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)；2020年蔣昌躍等學(xué)者[16]對智慧搖籃的設(shè)計與實踐充分考慮了嬰幼兒護(hù)理的實際需求，智慧搖籃通過集成多種先進(jìn)技術(shù)為嬰幼兒護(hù)理提供了科學(xué)全面的解決方案，而在2021年LynnGitlow等[17]研發(fā)了名為“PediaLift”的一種輔助技術(shù)設(shè)備，這種輪椅無障礙搖籃采用動力升降執(zhí)行器和堅固的鋼制結(jié)構(gòu)，使殘疾父母能更有效地參與育兒活動。在醫(yī)療治愈方面，MaciejSydor等[18]利用人體生理和機械運動特性并結(jié)合現(xiàn)代科技對搖籃傾斜角度和運動參數(shù)的控制來再現(xiàn)搖籃對嬰兒大腦發(fā)育的積極影響，以達(dá)到對早產(chǎn)兒的有效治療；SLysaught等[19]發(fā)現(xiàn)患有CHD的嬰兒在心臟手術(shù)后可以使用舒緩的搖籃，在對監(jiān)控要求無干擾的情況下實現(xiàn)有效干預(yù)以減輕嬰兒自身壓力。多模態(tài)感知技術(shù)近5年在AI領(lǐng)域發(fā)展較為迅速，并且其在設(shè)計領(lǐng)域的利用率也逐年增加，2024年YinJ等[20]利用AIoT技術(shù)為載體的智能多模態(tài)融合災(zāi)害預(yù)測系統(tǒng)為傳統(tǒng)搖籃賦能并將其轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄨鼍皯?yīng)用的智能搖籃。多模態(tài)人機交互技術(shù)下的情感感知和聲場感知技術(shù)與搖籃的功能得到了有效結(jié)合，帶來了搖籃的新發(fā)展。

在集成多種人工智能技術(shù)以完善護(hù)理醫(yī)療環(huán)境的基礎(chǔ)上，隨著多模態(tài)技術(shù)對人機關(guān)系的拓展，包括多模態(tài)信息輸出下的人機交互對話即語音識別、語音合成、對話系統(tǒng)和情感識別以及輸入下的基于聲場感知的交互即聲源定位交互技術(shù)，這些技術(shù)對嬰兒的面部表情和語言的識別分析促進(jìn)了搖籃的多模態(tài)發(fā)展。

三、AI后時代多模態(tài)搖籃的設(shè)計

（一）技術(shù)革新下多模態(tài)搖籃設(shè)計感知變化

多模態(tài)人機交互在視覺、聽覺、觸覺以及手勢識別方面的研究與實際應(yīng)用已達(dá)到相對成熟的階段。眼動追蹤、面部表情識別和肢體語言分析在學(xué)術(shù)領(lǐng)域獲得了廣泛的關(guān)注和深入探討，并且這些技術(shù)為未來的智能搖籃設(shè)計提供了動力支持。多模態(tài)技術(shù)對時空的有效轉(zhuǎn)換能促進(jìn)設(shè)計環(huán)境的有效革新，即多模態(tài)大模型下的搖籃設(shè)計能從感知、云平臺系統(tǒng)等多方面實現(xiàn)情感信息反饋的轉(zhuǎn)化，多模態(tài)搖籃設(shè)計情感系統(tǒng)通過對語言、動態(tài)圖片等數(shù)字向量的特征分析以及對信號的模態(tài)表示和模態(tài)形成的數(shù)據(jù)傳輸實現(xiàn)對搖籃設(shè)計下人機交互感知變化的美好展望。

多模態(tài)嬰兒情感模型包括通過嬰兒的哭聲來設(shè)計混合特征應(yīng)用于AlgNet以及通過嬰兒尖叫來增加頻譜圖特征結(jié)合Transformer網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[21]。多端需求聯(lián)合分析建立多種算法聯(lián)合的基礎(chǔ)上，旨在通過多模態(tài)技術(shù)對嬰兒外部情感因素的聯(lián)合設(shè)計嬰兒搖籃的環(huán)境，如劉宗明等[22]將多模態(tài)需求分為顯性需求、隱性需求和并發(fā)需求，而嬰兒表情、哭聲以及情感狀態(tài)屬于多模態(tài)多端微觀需求，其中基于表情的識別方法主要基于圖像，通過多分支網(wǎng)絡(luò)通過整合多個獨立的分支來增強模型的性能和泛化能力，基于哭聲的識別方法的機器學(xué)習(xí)算法側(cè)重于運用聲學(xué)特征從音頻信號的角度識別哭聲的情感，基于多模態(tài)融合的分類方法是多模態(tài)融合通過利用不同類型數(shù)據(jù)的互補性能夠更精確和全面地理解嬰兒的情感狀態(tài)，以聲音為主表情圖像為輔的哭聲識別多種模態(tài)下的情感模型能更詳細(xì)地分析嬰兒情緒發(fā)散信息，從而促進(jìn)了人機交互中搖籃設(shè)計對情緒的感知變化的反饋方式的發(fā)展。

（二）多模態(tài)技術(shù)對搖籃設(shè)計感知環(huán)境的革新

AI智能環(huán)境下多模態(tài)技術(shù)聯(lián)合多平臺、多系統(tǒng)創(chuàng)造人機交互感知環(huán)境，多模態(tài)感知系統(tǒng)包括視覺模態(tài)、聽覺模態(tài)和觸覺模態(tài)，突破單一傳感器局限的多模態(tài)技術(shù)在智能搖籃家居環(huán)境中能通過監(jiān)護(hù)人的語音、手勢及面部識別等技術(shù)實現(xiàn)人性化搖籃控制，如陸熊等[23]基于LeapMotion和振動反饋的多模態(tài)力觸覺再現(xiàn)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多指尖振動觸覺反饋的多點人機交互。同時多模態(tài)智能技術(shù)在人機交互中對人神經(jīng)元的鏡像模擬使其能夠與人進(jìn)行多元趨同性共享，對嬰兒信息的模擬分析形成了人機交互的基礎(chǔ)信息，建立在嬰兒基礎(chǔ)信息上的營造多方搖籃氛圍對感知環(huán)境創(chuàng)造了更多發(fā)展，如黃宏程等[24]提出了一種有效的多方人機主動對話策略，通過知識圖譜增強對話系統(tǒng)能夠有效提升對話內(nèi)容的豐富度和參與者的交互滿意度，對嬰兒、看護(hù)者以及監(jiān)護(hù)人的多方對話策略性營造搖籃感知氛圍。多模態(tài)技術(shù)可結(jié)合特征層融合方法、決策層融合方法以及混合融合方法[25]分析3個多模態(tài)融合方法實現(xiàn)對人機交互的多通道整合，而智能化多模態(tài)搖籃借助多模態(tài)感知技術(shù)通過對嬰兒語音、面部表情、生理動作3個方面的深度學(xué)習(xí)，包括跨模態(tài)處理時滿足區(qū)分嬰兒哭聲和監(jiān)護(hù)者的說話人聲以及通過表情特征提取方法的人臉識別的視聽及文本的交叉融合信息需求；在生理檢測中，以往數(shù)據(jù)集通常以腦電信號（EEG）、呼吸信號（RSP）以及肌電信號（EMG）以及皮膚電信號（GSR）為預(yù)處理的生理信號，而搖籃設(shè)計中通過紅外線與可見光融合（IVF）分析處理嬰兒的生理信號，也減輕了嬰兒需要穿戴多于檢測設(shè)備的負(fù)擔(dān)。多渠道對嬰兒語音、表情以及生理信息的綜合收集，在基于生理信號的基礎(chǔ)上滿足多通道融合下的嬰兒智能搖籃設(shè)計對數(shù)據(jù)監(jiān)護(hù)的適時反饋，同時結(jié)合云平臺的多端連接也進(jìn)一步促進(jìn)搖籃能在產(chǎn)品和監(jiān)護(hù)人的多端對嬰兒的生理問題實施對應(yīng)的解決措施。（如圖5）AI智能化下，多模態(tài)人機交互技術(shù)不僅是對搖籃多方氛圍搖籃環(huán)境的營造，更為嬰兒本身能從多角度感知自身搖籃變化奠定了聯(lián)合基礎(chǔ)。

（三）多模態(tài)智能搖籃設(shè)計的共生、共情與共融

在AI智能時代下智能家具積極創(chuàng)造人機交互的情感環(huán)境，基于多模態(tài)識別方式對人機交互中出現(xiàn)的情感表達(dá)、自我認(rèn)知能力、以及個性化定制需求等擬人化交互方面實現(xiàn)新進(jìn)步，2022年付子旺等學(xué)者[26]提出了一種非同構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)（NHFNet）的多模態(tài)情感模型，多段交叉融合的模型能實現(xiàn)搖籃設(shè)計中對圖像、語音、生理信號3種模態(tài)的多種分析融合，而2023年劉穎等學(xué)者[27]通過多模態(tài)情感識別中各種數(shù)據(jù)集的對比以及不同層級的模型技術(shù)強調(diào)多模態(tài)情感識別中的生理識別的可持續(xù)發(fā)展性，由此多模態(tài)情感技術(shù)從感官、生理等多方面數(shù)據(jù)通過融合處理以實現(xiàn)支撐搖籃設(shè)計中為使用監(jiān)護(hù)人以及用戶嬰兒營造人機交互的共生環(huán)境。2024年沈甜雨等學(xué)者[28]借助視覺、聽覺等多方感官傳感器分析具身認(rèn)知條件下的多模態(tài)模型以達(dá)到對環(huán)境的全面交互理解，多模態(tài)搖籃對于嬰兒的移情處理是促進(jìn)人機交互中實現(xiàn)對嬰兒的微表情的情感認(rèn)知情緒相同，從而能通過智能交互終端—多模態(tài)搖籃對嬰兒情緒的移情表現(xiàn)[29]輸出，具身交互環(huán)境下的嬰兒能借助多模態(tài)搖籃的情緒識別在共生的基礎(chǔ)上實現(xiàn)對搖籃所處設(shè)計環(huán)境的共情。表情等多感官的傳感分析共創(chuàng)人機交互的共生環(huán)境，在多終端結(jié)合多模態(tài)支撐下的搖籃設(shè)計在交互中通過對嬰兒的語音、眼神、環(huán)境下，設(shè)計體驗流程中的所必要的時空距離在搖籃使用過程中得到了縮減。不論是從數(shù)字向量識別過程還是從情感信號輸出對比，多模態(tài)搖籃都能通過多傳感系統(tǒng)感知嬰兒所處環(huán)境，多傳感分布于搖籃的不同位置以整合不同狀態(tài)的多種傳感器提供的多方信息以形成對環(huán)境及自身狀態(tài)的一致性描述。[30]

多模態(tài)搖籃同時滿足嬰兒的空間性顯性需求及生理性隱性需求并向著多模態(tài)并行需求發(fā)展，智能搖籃的多模態(tài)設(shè)計發(fā)展借助智能化環(huán)境及共情系統(tǒng)逐步實現(xiàn)向著“人機交互”的和諧共融的目標(biāo)靠攏。

結(jié)論

搖籃作為人類最基本的育兒工具及嬰兒生活的重要用品，對兒童成長具有重要影響，并為看護(hù)家長提供重要幫助。隨著AI智能時代人機交互技術(shù)的發(fā)展和社會對兒童照護(hù)需求的提升，搖籃設(shè)計已不僅局限于傳統(tǒng)的舒適性、安全性和美觀性，而是趨向于可持續(xù)性、多功能性和智能化，以適應(yīng)現(xiàn)代家庭的需求和提高嬰幼兒的護(hù)理水平。AI智能搖籃通過集成先進(jìn)的傳感器、監(jiān)控系統(tǒng)和智能算法，實時監(jiān)測嬰兒的睡眠狀態(tài)、呼吸、心率等關(guān)鍵生理指標(biāo)，為父母提供全天候的監(jiān)護(hù)便利，減輕育兒壓力，提升育兒效率和質(zhì)量。AI時代下的多模態(tài)技術(shù)為搖籃設(shè)計帶來了人性化和智能化的嶄新發(fā)展方向，而搖籃設(shè)計的智能化語言、審美全球化、可持續(xù)便利材料以及專利的跨地域流通、技術(shù)革新，共同促進(jìn)了設(shè)計語言和方法的全球化，并引導(dǎo)多模態(tài)搖籃設(shè)計向多元化跨學(xué)科趨勢發(fā)展，預(yù)示著未來搖籃設(shè)計將全面邁向智能化時代。

基金項目：國家社科基金《民族志動畫方法論構(gòu)建研究》（20BMZ090）階段成果

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