代偿机制下适老智慧产品交互设计研究

张 萍，丁晓敏



代偿机制下适老智慧产品交互设计研究

张 萍，丁晓敏

(合肥工业大学建筑与艺术学院，安徽 合肥 230601)

探讨智慧养老服务模式下，适老智慧产品交互设计策略与方法，发挥代偿机制作用实现科技产物与老年人的亲和性匹配。首先通过对比研究分析技术支撑下的“新老年”较之传统老年人不同特征及更高层次需求信息，探讨老年智能产品交互障碍问题，进而引入感官代偿设计理论，从产品使用方式层级出发，提出以知觉为导向的功能认知适老化、以效用为导向的行为交互适老化、以互动为导向的情感体验适老化设计策略与方法，应用多种感官代偿、心理代偿、运动能力辅助等代偿方法，优化人-机交互绩效，使老年人轻松、愉悦地使用智能产品，实现技术与人文的融合生长。

感官代偿；智能产品；交互设计；适老化

智慧养老时代，信息科技越来越多地为养老、护老提供支撑与服务，智能化将成为老年人生活的一种新常态。智能产品作为老年人生活辅助的重要工具，随着科技的日新月异，使得原本作为工具的产品性能与操作内容日益复杂，老年人生理机能的衰退难以适应人类智慧创造出的新兴“物种”，呈现出不准确、不自然、不轻松的交互态势。面对老年人与智能产品之间巨大的数字鸿沟，如何把握“智能”尺度，实现科技产物与老年人诉求的亲和性匹配成为社会普遍关注的重点。

银色经济驱动下，适老设计愈加引起关注。现有文献主要集中在数字图形界面交互研究领域，关于实体交互方式的综合考虑较少。多数从用户的角度出发，基于老年人群体特征及需求来探讨适老智能产品设计策略与方法。国外学者KUANAVSKY[1]提出基于普适计算用户体验的智能产品设计的思路；文献[2]针对老年人智能辅助设备进行包容性设计；文献[3]采集用户需求，为老年人运动支持服务机器人定量可用性评估标准，以提升用户体验。国内学者李雪亮和巩淼淼[4]在分析老年人生理和心理特征的基础上，结合服务设计的方法提出情景介入、联系构建、用户协作和系统关注的智能产品设计策略与方法；袁芳[5]分析了老年人的感知系统，提出基于多通道行为特征的适老化厨房家电交互设计策略。

倡导以人为本的当下，感官代偿作为一种行之有效的无障碍设计方法被广泛应用于产品设计中，旨在帮助弱势人群获得额外的功能补偿，平等地参与社会生活。本研究将深入挖掘技术支撑下的“新老年”群体特征及需求信息，分析老年人在智能产品操作中的交互障碍问题，结合感官代偿设计理论，综合考虑数字图形界面与实体交互界面，应用感官代偿、运动能力辅助、心理代偿等方法，优化人-机交互绩效。

1 人体感官代偿机制

感官代偿是人体的一种自我调适机制，指当一种感官受损甚至缺失时，其他感官的功能会相应增强以替代补偿[6]。其最初起源于生物进化论研究范畴，由华东师范大学张树义教授与英国、爱尔兰学者联合课题组，通过对有着敏锐听觉和准确回声定位的蝙蝠的研究，提出的“感觉代偿”感官进化新机制。将感官之间相互补偿的这一自然生理现象应用于设计中，不仅能使产品更容易被感官障碍者感知，也能充分锻炼其感官代偿功能，这就是所谓的感官代偿设计。其设计对象包括盲人、老年人等感官障碍者，也适用于正常人偶发感官障碍的特殊情境(如驾驶状态)，是一种推广到所有人的“无障碍设计”，充分体现着社会的进步以及对弱势群体的细致关怀。

感官代偿机制最先应用于传播和教育领域，为特殊人群创造补偿教育环境，开发其他敏感、本能的感官效用。近年来，设计领域也开始“人机交互”的感官代偿产品研究。利用人体器官对信息感知方式的互通性和补偿性，提高灵活选择信息编码方式和传递方式优化交互绩效。早在30多年前，美国神经学家保罗大夫发明首个“感官交换器”代偿视觉功能；1990年，国内外开始从信息传输多通道的角度研究人机交互问题。国外学者先后提出了基于框架、基于神经网络、基于智能体的多通道整合方法；国内也相继提出视觉人、面向任务的整合方法等[7]；熊兴福和李姝瑶[8]探讨了感官代偿设计理论在产品设计中的具体应用方法；葛美芹[9]分析听力言语障碍群体特征及需求，并应用视觉代偿、听觉代偿和触觉代偿方法实现了信息无障碍交流；王亦敏和焦斐[10]从人的感官体验出发，应用通感设计、感官代偿等方法实现多通道交互，提升用户体验。

由此看出，感官代偿设计理论发展趋于成熟，被广泛应用于产品设计中。其具体应用主要集中视觉代偿、触觉代偿、听觉代偿方式，鲜有关于多感官联合作用及用户心理代偿方面研究，本研究将拓展代偿方式，从生理上辅助、心理上鼓励，让老年人轻松、愉悦地使用智能产品。

2 面向“新老年”的智慧产品交互设计

2.1 “新老年”群体特征及需求

“新老年”一词最早出现在意大利，特指达到法定退休年龄却自愿坚持工作或积极参与社会活动的老年人[11]。国内著名人口学家徐鸿道指出，“思想解放、心态年轻、生活时尚和热心公益，是新老年人的特点”。“新老年”是动态老龄化进程的催生产物，有着时代的鲜明烙印。其区别于传统印象中的老年群体，以一种全新的方式变老。智能科技辅助下的新一代老年人呈现出多维度、高层次的特征及需求信息(表1)。

老龄化催热银色产业，高科技引领智慧养老服务。“新老年”愿意走出舒适区，拥抱数字时代，市场亟需“适老化”智慧产品，以设计软性的一面来平衡技术硬的一面，给予老年人温暖关怀。

2.2 适老智慧产品交互设计

智能时代，科技重新定义人们的生活方式，这一切必然导致“物”的质量观的变化。新一代老年人对于作为生活工具的“物”的属性有了更高的要求，不仅满足于“器物”对人的生理照顾，更倾向于对人的情感关怀，注重产品使用的舒适、愉悦体验。

表1 “新老年”群体特征及需求

2.2.1 基于生理照顾的人机交互语言

人与机器的交互关系，首先表现在人体感官对于信息内容的有效感知，设计时应充分照顾到老年人感官的生理变化，选择合适的人机交互语言，保证信息的有效传递和识别。①在视觉感知上，老年人辨色、视觉搜索、视力等逐步下降，需合理调整界面布局、文字大小、色彩等元素，保证其对信息的准确感知。②在听觉感知上，听力、声音灵敏度逐渐丧失，需注意声音的频率选择与变化，给予有效的信息提示与反馈，缓解老年人对于机器的陌生感。③在触觉感知上，肢体灵活度和触觉敏感度下降，需避免老年人手指外展、内收等姿势局限，采用多点式触控或对操作行为给予反馈，如图标下陷、振动等。④多感官联合作用。老年用户感官功能的退化，多种感知方式的替代补偿或联合作用可避免单一感知方式对老年用户造成的生理负担，优化交互绩效。

2.2.2 基于行为关怀的人机交互方式

交互设计区别于一般的造物活动，旨在创造“行为”。交互方式应尊重老年人的行为逻辑和习惯，以并行、多元方式与机器进行自然顺畅交流。老年人的学习和认知能力下降，对于智能化趋势下触屏、光标等非物质交互形式存在信息理解与记忆困难。应综合考虑数字图形和实体交互界面，给予直观高效以及流畅易用的功能表达，使数字载体的信息表达方式与老年人在物理世界的认知经验相匹配，从“模拟现实”向“融合现实”转变，贴合老年人生活形态。

2.2.3 基于心理愉悦的人机交互体验

体验经济浪潮下，高科技产品应最大限度地为老年人提供高情感的服务体验，增强亲密互动。有用性是用户体验的根基，智能产品的核心功能应契合老年人生活形态和真实诉求；易用性直接影响用户对产品的“操作体验”，交互流程及方式以老年人熟悉或能理解的形式表现，减少认知负荷；美观性属于锦上添花，视觉表现形式满足老年人审美情趣，拉近距离感。另外，注重对老年人消极情绪的化解。友好的容错方式如一键返回、温馨提示等，减少误操作，避免其产生无助、自我否定甚至排斥心理，增强数字产品的亲和力。

3 代偿机制下的适老智慧产品交互设计策略与方法

从产品使用方式行为层级(认知层、交互层和体验层)出发，提出以知觉为导向的功能认知适老化、以效用为导向的行为交互适老化、以互动为导向的情感体验适老化设计策略与方法，应用感官代偿、运动能力辅助、心理代偿等多种代偿方法，优化人-机交互绩效，提高智能产品的可用性。

3.1 以知觉为导向的功能认知适老化

良好的功能认知是成功完成人机对话的必要条件。以知觉为导向的交互设计，旨在跳出用户认知的局限，让老年人通过自身的视觉、听觉等器官的“直观感觉”及本能行为自然理解和使用产品。应用多种感官代偿方法，实现对老年人的生理辅助。

3.1.1 视觉代偿

以触觉、听觉、嗅觉补偿视觉功能，达到产品的“可视化”。触觉能准确分辨事物的形状、大小、材质等，合理运用产品造型语义、表面凹凸处理、正负形、触感反馈提示(振动)、温度变化等方式传递功能信息，让老年人形成鲜明的触觉感受，使产品更容易被感知。听觉是信息传播最为高效的方式之一，其一方面可以用语音信息引导用户认知和操作产品；另一方面通过乐音、自然音等非语音信息进行操作反馈(刷卡机声音)。嗅觉是一种有效的距离分析器，也是人类所有感官中最敏感、与情感联系最密切的感官。根据气味强弱辨别事物、了解环境，确定行动方向。合理利用人的嗅觉记忆或喜好，唤起用户记忆产生共鸣。

3.1.2 听觉代偿

视觉、触觉及辅具设计是听觉代偿的主要方式。首先，通过图形、色彩、灯光、表情等视觉表现形式传递信息，增强产品的功能可见性，方便听觉障碍的老年人直观、有效感知产品。其次，可以将声音转为振动等触感信息，实现对听觉功能的替代性补偿。著名音乐家贝多芬失聪后，利用木棍联接钢琴和自己，通过感知振动来“聆听”琴声。另外，开发功能以替代感官，如助听器等辅具设计，充分体现对弱势群体的人文关怀。

3.1.3 触觉代偿

用嘴说、用眼看，是人类向外界发送指令最基本的方式。以视觉和听觉感官交互可将复杂的触控操作简单化。眼见为实，视觉是人类感知信息最直观、高效的方式之一，应用视线、表情、人脸识别等方式进行人机“直接对话”，取代旧有“键入命令”式的触控方式，增添趣味与活力。概念老人电话(Elderly E Phone，图1，摘自Yanko Design网)，以图像识别代替传统的按键拨号，极大地方便了不善于拨号或查询通讯录的老年人。语音交互解放了人的手和眼睛，有效缓解老年人的生理负担。通过拟人化设计赋予声音情感化，强化人人交互的温馨体验。如微信、QQ等社交类APP语音交流、海尔智能语音产品等，都为人们带来更佳的智慧生活体验。

图1 概念老人电话(Elderly E)

3.1.4 感官逐级代偿及多感官联合作用

由于老年用户的感官功能逐渐退化，多感官逐级代偿或联合作用可避免单一感知方式对老年人造成的生理负担。根据不同层次的老年人特征及需求进行逐级代偿，充分发挥人体各感官翻译能力，拓展智能产品的交互空间，实现老年人与产品的良好沟通。生迪智能音箱灯(图2，摘自Sengled生迪)，灯光响应音乐节奏变化，“光随乐动”，带来一场视觉与听觉的饕殄盛宴。

图2 Sengled生迪智能音箱灯

3.2 以效用为导向的行为交互适老化

“性所感而动也”，行为是人类情感的外部表达。回归初心，以顺应人类行为逻辑的交互方式来“自然而然”地解决老年人与智能产品交互问题，使老年智能产品更加好用、易用、想用。

3.2.1 自然行为倾向设计

人的自然倾向是指人在下意识或未经反应的情况下做出的行为[12]。尊重人的自然行为倾向，将用户习惯、无意识行为放大并转化为设计语言编入产品中，让老年人根据直觉、本能或过往经验自然、顺畅地使用产品。微信“摇一摇”、微博“吹一吹”功能都是典型的自然行为倾向设计。日本著名设计师深泽直人为无印良品设计的壁挂式CD播放机(图3，摘自ZCOOL站酷)，放入CD拉一拉垂线即可播放音乐，利用人看到绳线“拉一拉”的自然倾向行为，无须为人机交互额外学习，使产品更加易用。

图3 壁挂式CD播放机

3.2.2 运动能力辅助

借助外力辅助老年人更好地使用产品，提高交互绩效。如改变产品单一的操作方式、加大操作面积、应用智能辅助技术等。原本必须用手进行操作的结构，针对肢体不灵活的老年人，改用脚、躯干等其他多元化操作方式，如2013年红点奖作品“脚踏升降购物车”(Unbent，图4，摘自爱稀奇网)。在暗环境或视觉机能不足的特殊情境下，加大操作面积，便于感知使用，如V Lock导向锁(图5，摘自爱稀奇网)。应用智能技术代替传统机械操作，如感应水龙头、声控灯、专为老年人设计的智能升降浴缸(Elevated Bathtub，图6，摘自花瓣网)。

图4 脚踏升降购物车(Unbent)

图5 V Lock导向锁

图6 智能升降浴缸

3.2.3 限制性设计

“无规矩不成方圆”，利用限制因素辅助老年人正确使用产品。“一百个读者就有一百个哈姆雷特”，通过限制性设计约束用户有且只有一种正确操作方式，避免因老年人认知差异所造成的误操作。如方向盘类的控件暗示着旋转操作；按钮类的控件暗示着按压操作；电闸类的控件暗示着下拉操作，这些都是一种潜在的限制性设计。生活中的典型代表即钥匙的设计，限制用户只能从一个方向将钥匙插入锁孔才能正确打开门锁，增强产品容错性、安全性。

3.3 以互动为导向的情感体验适老化

体验经济下，情感交互成为未来人机交互的主要发展趋势[13]。交互性不仅体现于人机互动关系，更体现于人际之间的交流互动。心理代偿，一种通过替代物或想象方式去补偿因自身生理、心理或外界客观原因导致的无法满足某种功能或情感需求的保护性机制。应用心理代偿方法，使智能产品在表达功能信息时传递情感，为老年人与产品之间建立亲密互动。

3.3.1 基于意象关联的人机情感交互

隐喻是一种借此喻彼的方式，基于意象的隐喻表达为产品与用户之间建立想象空间，使得体验更加感性。使用“抄”现实的手法将老年人熟悉的语义符号转译为设计语言，创造人造物与老年人生活形态的关联性，勾起用户内心深处的记忆或情愫，由此产生情感交互。

(1) 形式层面的情感交互。面向设计元素、交互控件。基于实体隐喻方法，通过形态、色彩、肌理等可视性表达将产品与意象进行关联映射，给人心理暗示与联想等。蒲公英灯(图7，摘自apartment therapy)，轻轻一吹熄灭灯珠，宛若会随风而逝的蒲公英，一系列拟物化的视觉表现形式，勾起用户内心深处孩童时期的美好回忆。

图7 蒲公英灯

(2) 行为层面的情感交互。面向交互过程及方式。基于结构隐喻方法，借助熟悉的组织结构实现对新结构的认知。如健身打卡程序，抽象类比生活中上下班“打卡”流程，激励老年人养成健康运动的好习惯，包含主动承诺的关系，为人与产品之间建立情感联系。

(3) 情境层面的情感交互。面向交互场景。基于方位隐喻方法，对交互场景的真实模拟以营造真实、深度体验。Ellie Zeng设计的天气预报机(图8，摘自Ugainian优概念网)。借助虚拟现实技术模拟真实天气情境，下雨时将手伸进去感受雨滴落在手心的景象，以天气动画和实景互动增强老年人的代入感和故事感。

图8 天气预报机

3.3.2 基于智能辅助的人际情感交互

在社会化网络中，交互式产品需要关注老年人的人际需求，以产品为媒介，将智能辅助服务从家庭辐射到更多元、开放的环境中，多主体共同参与、关联协作，形成一种新的线上人际关系互动模式，加强人与人之间的情感联系。

智趣时代，利用物联网技术拓宽快捷体验渠道，形成良性的情感代偿。智能家居系统、远程活动监测、远程医疗等应用，让老年人随时随地与亲人、朋友以及社会保持联络。以色列Intuition Robotic的科学家设计的一款老年伴侣机器人(Ellii.Q，图9，摘自普象网)，在其家人和医生预设程序下自动与人互动，如提醒老人散步、吃药或娱乐等，帮助老年人通过Facebook等即时通讯平台与家人或朋友进行亲密互动，给予老年人温暖关怀。

图9 老年伴侣机器人Ellii.Q

4 结束语

“互联网+”时代，智慧养老作为一种新型养老方式，成为应对老龄化社会的有效手段。老年人作为弱势群体理应得到更多的人文关怀，如何把握智能尺度，实现科技产物与老年人需求的和谐共生成为社会普遍关注的重点。本文以“新老年”为用户人群，深入挖掘技术支撑下的新一代老年人较之传统老年人的不同特征及更高层次需求信息，针对老年智能产品的交互障碍问题，引入感官代偿设计理论，综合考虑数字图形界面和实体交互界面，提出了以知觉为导向的功能认知适老化、以效用为导向的行为交互适老化、以互动为导向的情感体验适老化设计策略与方法，通过感官代偿、运动能力辅助、心理代偿等多种代偿方式，从生理上辅助、心理上鼓励，让老年人轻松、愉悦地使用智能产品，充分发挥智能产品的养老代偿功能，为老年人创造幸福晚年生活。

[1] KUANAVSKY M. Feature user experience design for ubiquitous computing [J]. Interactions, 2008, 15(6): 20-22.

[2] HOLT R C, HOLT R J. Gerotechnology: kitchen aids [J]. European Geriatric Medicine, 2011, 2(4): 256-262.

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[4] 李雪亮, 巩淼森. 移动互联网视角下老年人智能产品服务设计研究[J]. 包装工程, 2016, 37(2): 57-60.

[5] 袁芳. 基于多通道行为特征的适老化厨房小家电交互设计研究[D]. 南京: 南京理工大学, 2017.

[6] 张钰曌, 陈洋. 基于感官代偿的特殊教育学校公共空间无障碍设计策略研究[J]. 建筑学报, 2017(2): 56-62.

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Research on Interaction Design of Intelligent Products for the Elderly under Compensatory Mechanism

ZHANG Ping, DING Xiaomin

(College of Architecture and Art, Hefei University of Technology, Hefei Anhui 230601, China)

Under the smart pension service model, we explore strategies and methods for interactive design of intelligent products for the elderly, by using compensatory mechanisms to achieve affinity matching between technical products and the elderly. First of all, we analyze the new elderly’s different characteristics and higher needs for information compared to the traditional elderly who don’t use so many technical products, and discuss the interaction barriers of intelligent products for the elderly. Then, the theory of sensory compensation design is introduced, and the methods of perception-oriented functional cognition, utility-oriented behavioral interaction and interaction-oriented emotional experience for the elderly are proposed based on the levels of products use. Application of several compensatory methods, including multi-sensory compensation, psychological compensation, exercise assistance and other compensation methods is to optimize people-machine interaction performance, which enables the elderly to use the intelligent products easily and happily and to achieve the mutual progress of technology and humanities.

sensory compensation; intelligent product; interactive design; suitable for the elderly

TP 391

10.11996/JG.j.2095-302X.2018040700

A

2095-302X(2018)04-0700-06

2018-04-07；

2018-06-10

张 萍(1969-)，女，安徽淮北人，副教授，博士研究生，硕士生导师。主要研究方向为人机工程、交互设计等。 E-mail：Zhangp163@163.com