基于社交网络分析法的CPS交互事件模型

周慊+甘为

摘要：本文基于社交网络分析法建构了一种基于位置、关系、事件场景融合的CPS交互事件模型，该模型把用户感知与情境信息结合，形成相互嵌套的交互事件，实现了场景对用户感知和情境信息的理解。

关键词：信息物理融合系统；位置-关系-事件；交互事件；基于现实的人机交互

中图分类号：O157.5 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）06-0066-02

信息物理系统（Cyber-Physical Systems， CPS）是指融合了计算过程和物理能力，通过多种方式与人类进行互动的新一代系统。CPS的人机交互一方面强调信息物理空间的实时感知、动态控制和相应的信息服务，另一方面强调信息空间中自然的人机交互方式。本文的研究问题探求在不同场景下信息感知、事件发现、互动单元连续线索的逻辑关系下，提出了位置、事件、关系的多层次场景融合的交互模型。

1 基于社交网络分析法的CPS多层次对偶

CPS中以用户为中心的应用和服务主要通过移动设备的情境感知来体现，从本质上来看，用户在物理空间中的各种交往活动是一个具有时间-空间特性的动态事件。社交网络由一系列的节点（Nodes）通过不同类型的关系（Ties）连接在一起的，社交网络内的行为是理解人们在社会群体内创造的社交联系的关键。由于在社交网络中，节点和连接的关系并不是一对一的，每个节点都有特定关系交集。信息空间中数据和信息的结构化索引可以通过连接节点来界定，Laurnann根据界定社交网络节点和连接的边缘的类型确定了三种组织结构[1]：

（1）位置场景—基于特定空间区域、共享地理信息聚合的交互类型。可通过移动和可穿戴设备感知人的物理位置和移动轨迹，形成社会和环境反馈。（2）关系场景—基于人际关系、情感纽带连接的交互类型。依靠用户输入的信息内容、联系的频率、时间长度单向或双向的信息来推测他们之间的关系。（3）事件场景—是在该场景下具体发生的事情，基于具有共同关注的人和协作的事或兴趣爱好关联的交互类型。

2 CPS中人-机-物的交互事件

在人机交互领域中提出了基于现实的人机交互（Reality-based Interaction，RBI）[2]，如图1所示。

RBI交互强调用户现有的感知表示系统、被赋予语义及其显著性、建立起的因果关系。RBI分为四个主题：基本物理层面、身体感知及对应的技能、环境感知及对应的技能、社会感知及对应的技能。这四个主题揭示出在不同交互事件中对动作代码、物体施为、运动效果之间自然规律，对CPS中信息反映出的基本认知能力、开发社交技能、人机交互的设计方法都起到重要的引导作用。

一个时间轴上的CPS交互事件会包含多元主體、多种交互通道传达、构建不同的交互协议规约、交互界面展示任务对象的事体集、行为集的演进。结合上文在CPS中用户位置、关系、事件（具体的）的场景来判断事件的语义和意义，CPS的人机交互设计框架可以用下面的形式描述，如图2所示。

用户场景融合用U表示，n为用户属性数量，其形式描述为U={u1，u2，u3……un}，属性实例u={location，relationship，event}。场景用C表示，其形式描述为C={Cu1，Cu2……Cun}。用户场景融合主要针对物理空间向信息空间提供事件的环境信息，目的是按照用户的意图和用户所处的计算环境，对物理空间中数据和信息结构化建立相关的索引，包括社会情境下的主题和规则、媒介情境下的工具和功能、任务情境的下目标和意义等，实现对位置、关系、事件场景的感知和理解。

交互可供用I表示，m为可供状态数量。其中每一个行为集由若干可供性支撑，形式描述为I={Ia1，Ia2……Iam}，属性实例a={physics，body，environment，social}。交互可供域用D表示，其形式描述为D={Da1，Da2……Dam}。交互可供根据用户场景的界定，从而更好的沟通设计意图与用户认知解释，进而在利用交互可供进行人机交互设计时，提高多层次的信息进行索引，即基于物理特征、动作对象等自然行为高层交互可供语义。

交互空间用P表示，j为交互空间数量。每一个交互空间下包含任务对象，交互协议，交互界面的子集，其形式描述为P={Po1，Po2……Poj}，属性实例o={task，protocol， interface}。在情境感知下形成不同的服务调用模式用S表示，其形式描述为S={So1，So2……Soj}。交互空间主要针对物理空间向信息空间建立对应的关系，形成感官刺激上或行为干预上可操作的物理属性，减轻用户的认知负担。

3 结语

为了进一步探索CPS下人机交互设计中人-机-物的关系问题，本文基于社交网络分析法，提出基于位置-事件-关系的CPS下场景融合交互事件模型法，构建了CPS系统多层次的信息物理对偶模型，探讨了CPS中接口层级下交互可供性视角下的人与物体间线索的构建。

参考文献

[1]Carlos Andre，Reis Pinheiro，漆晨曦，等译.社交网络分析及案例详解[M].北京：人民邮电出版社，2013：4-6.

[2]Jacob R J K， Girouard A， Hirshfield L M， et al. Reality-based interaction[C]// Proceeding of the Twenty-Sixth CHI Conference.2008：201.

Abstract：This article is based on social network analysis method to construct a kind of scenario fusion CPS interaction model based on location， relationship， events. This model combined user perception and situational information to nested interactive events. This model achieved the following functions： scene perception and the understanding of the context information to users.

Key Words：CPS；location-relationship-event；event model；RBIendprint