跨学科视角下智能交互老年产品设计研究

张雯

中图分类号：TB472 文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2021）12-0078-03

引言

近年来，国内老年人口数量持续增多，截至2021年1月全国69岁以上老人数量达到2.6亿。这一形势，表征中国已然进入中度老龄化社会。一般而言，进入老年时期的群体，其身体机能已经开始退化，在处理日常生活事件时存在一定程度行为困难，需要适当辅助。这一情景下，满足老年群体生活需求的辅助产品受到密切关注。其中，以智能交互为目的所设计的老年产品，作为契合老年群体生活需求的工具，更是受到各界重视。在不断的发展历程之中，智能老年交互产品在形式方面、功能方面，均有显著创新、提升，予以众多老年个体实际帮助。作为智能交互老年产品的学科基础，设计学也在立项以来得到长足发展，并融合其他学科为老年产品设计提供技术赋能。故此，本文将以跨学科视角为切入点，进行一项智能交互老年产品设计，期望为其他产品设计提供理论借鉴。

一、产业发展现状概述

依据人口普查数据显示，目前中国69岁以上老人数量已经达到2.6亿，这也产生基数庞大的老年产品需求群体。近年来，愈加增长的老龄化数字使老年人产品市场具备广阔发展前景，在消费市场内占有庞大份额。然而，纵观目前老年产业现状，多是集中于出行辅助，例如拐杖、助行车。需要注意的是，老年群体在年龄不断增长时，身体机能退化、视听触觉的转变，致使其在日常生活中对保健品及药物需求数量较大。然而，老年群体在实际用药过程中会遇到诸多困惑，例如药品标识文字较小导致老年群体难以及时了解药品的过期信息;记忆功能衰退致使老人无法牢记药品使用方法、用药时间。如此，易使老人误食过期药品、耽误药物服用。考虑到老人在年纪增长以后，认知能力、记忆能力均有所下降，且药物服用需要辅助，需要市场进行补充。另外，现阶段的人工智能等高端技术在老年产品设计方面仍然并未实现深度应用，对于老人的新兴性设计有所不足。亟需在此方面进行补足，为老年群体提供全面性、人性化的服务。在多学科理论、基数持续发展态势下，老年产品应用人工智能、工业技术也愈加完善，可以采用相关技术为老年产品设计赋能。研究调查显示，多数老人在服用药物时并不会观察是否在服用期限以内，甚至有部分老人误服过期药品，对身体造成伤害。80%的老人认为此产品设计有必要。同时，60%的老人认为如若价格过高，会拒绝购买。

二、设计理论基础综述

（一）设计学科奠定智能交互老年产品设计理论性

设计学属于近年新兴学科，集聚理、工、文于一体，融合科技、艺术在内。该学科主要目的即是培育既有扎实科学技术基础、也有艺术创新思维的高级复合技术人才。另外，设计学的开设主旨，即是在充分满足产品功能需求以及个体审美要求的基础上，推动人—机—环境实现自然统一。同时，设计学科也对工程、艺术结合作出强调。上述思维均与国家提倡的创新教育、设计大国等核心国策紧致关联。详细而言，国务院学位委员会协同国家教育部于2011年共同印发学位授予和人才培养学科目录（2011）》，将设计学纳为一级学科。在此背景下，学术界围绕设计学科展开广泛探索，为设计学高层次人才培育提供良好契机。事实上，设计学在与物质生产、科学技术具有深度关联，使得设计学在一定程度上凸显出自然科学的客观特征。同时，设计学与文化、艺术之间的明显关系，推动设计学含有一定意识形态色彩。在将设计视为一种现象展开研究分析时，则衍生出设计科学这一形态。设计科学重点关注个体如何展开设计，抑或人与产品在设计过程中由于交互而凸显出的某种现象，以及设计过程中“由信息到结构”的规律。

（二）跨学科多元赋能智能交互老年产品设计技术性

以设计的表面概念界定来看，设计可以定义为人类所创造、制造的所有产品。故此，可以认为设计学属于具备广泛包容性。而此种设计包容性，也决定设计学可与其他各类学科进行融合，实现协同发展。部分学者在研判设计学的跨学科理念时，认为设计的本质与艺术相通，核心做法即是通过思维发散进行艺術创作。可以知悉，设计学内部的视觉传达设计、工业设计、玩具设计均是相互连通，乃至可以融合发展。此外，也有部分学者在探究设计学的发展基础时，认为设计是以科学方法作为基础，也即设计的科学（Science of design，SOD）。需要注意的是，部分学者认为“人工制品设计本身存在客观规律，需要采用科学规范探索”，而此种客观规律，则被称之为设计科学（Design science，DS）。而在进行科学设计时，需要融合机电工程、电子科学与技术、人工智能等专业的知识与技术。可以认为，设计学可与机电工程、电子科学与技术、人工智能等专业进行跨学科发展融合。

（三）科学基础助力智能交互老年产品设计可行性

依据1982年联合国最新确认的老年人年龄划分标准，65岁以上老人即可认为属于老年个体。而目前市场针对老年人群体的包容性设计，则是根据老年个体感知、认知以及行动能力开展设计活动。在一定程度上而言，以“年龄”代表老年人本质是为了服务社会而非老年人本身，此过程中的老年人群作为“人”所具有的精神和价值追求被潜意识忽视。在生产方式愈加成熟、科学技术迅猛发展的态势下，推动人类生活方式、思维模式产生巨大变革。同时，科学与技术的深度结合也推动设计学成为一门独立应用学科。以社会发展现状来看，目前市场中的包容性设计应用于老年产品设计、使用，仍然存在众多不足之处。详细而言，表现于部分老年产品在设计过程中由于制作材料限制，多会使用价格低廉、质量较差的普通材料，导致老年群体使用体验较差。而部分老年产品在结合智能技术进行设计时，不仅产品售价相对高昂，过于复杂的操作使用也会影响老年群体的使用体验。而设计学科所具有的科学基础，表明任何设计均当以科学思维论处、以科学方式执行，尤其在融合机电工程、电子科学与技术、人工智能一众学科时，其技术科学度、理论科学度将会大幅跃升，为智能交互老年产品设计供以可行性。

（四）哲学基础助力智能交互老年产品设计人性化

由于设计课程与人文学科具有深度关联，对应具有哲学基础。首先，哲学基础助力智能交互老年产品的设计过程满足“年龄”需求。老年人的年龄是首要注意的必然节点，哲学基础则助力设计人员在设计过程中顾及老年群体的年龄，判断使用是否便利、合理。其次，哲学基础助力智能交互老年产品设计时满足“移情”需求。移情即是表征设计过程之中，推动设计者与老年群体产生心理共鸣，感受老年群体的心理需求。再次，哲学基础助力智能交互老年产品设计时满足“体验”需求。哲学基础要求设计人员立足于人性思考维度，不能过于重视产品盈利抑或节约成本，更加需要满足老年群体的体验需求。最后，哲学基础助力智能交互老年产品满足“参与”需求。哲学基础决定设计学科在进行设计过程中，需要充分融合老年人的参与意识，研判老年个体是否能够顺利适用。

三、设计方案

（一）设计简介

在我国进入老龄化社会以后，老年群体的生活需求受到广泛关注。一方面，老年群体的身体机能退化现象愈加凸显，在生活需求、生理认知方面遭遇诸多限制。另一方面，老年群体之中的空巢老人、残疾老人日渐增多，与人沟通的期望也明显增加。基于老年关怀的智能提醒药箱在设计中从老年人的生理和心理需求出发，在药箱的交互设计界面上依据老年人生活中的日常习惯进行设计，界面操作简捷，最大化地保证操作的流畅性和便捷性，可以有效地协助老年群体精准用药。

“智能过期提醒药箱”是一款智能交互老年产品，基于跨学科视角，将机电工程、电子科学与技术、人工智能等专业知识、技术融入其中。“智能过期提醒药箱”通过配置对应网络功能，记录药物服用期限，并设置智能提醒功能，为老人提醒药物是否在可服用期限，避免老人误服过期药物对身体产生伤害。在设计功能时，基于设计学设置合理的空间存储方案，能够放置多种类型药物。同时，搭配显示屏幕、语音播报、WIFI连接等多元功能。详细功能设计如图1所示。

（二）设计说明

考虑到老年人的思考方式及行为习惯，其在一定程度上对新事物、新观点、新领域、新产品的接受能力整体较弱，使用便利性有所不足。智能提醒药箱在功能设计中为避免操作不利进而简化界面设计，通过简洁直接的使用体验，帮助老年人获得使用过程中的满足感。

1.设计原理说明

该智能过期提醒药箱设计原理如图2所示。在无人操作与干预的情况下，药箱通过射频模块检测到药箱内的过期药品时，射频识别技术錄入的信息会发出信号，将分别传达到语音播放模块、无线传输模块和单片机，经处理分析后则用语音提醒的功能提示用户某种药品已过期，并同步在手机App上显示该药品过期的信息，可起到家人与老人均知晓药箱内的药品情况，指引使用者安全用药。可以知悉，在产品进入运行之后，由射频识别技术负责甄别药品是否过期，若药品仍然处于正常服用期间，系统会判定可继续存放。若是药品已经超过存放日期，对应技术传感器将会接收相关提示信号，并以两种信号传递方式进行传输。第一，传感器接收药品过期信号以后，系统再次确认过期药品信息，并将对应信息传输至语音模块，语音模块继而通过喇叭进行语音播报，通知使用者关于药品过期的详细信息。第二，传感器接收药品过期的信号指示以后，通过单片机将信息传输至WIFI模块，继而使用人员可以通过手机App获悉相关信息。此App并不限制单人使用，也可由多个家人进行匹配，避免部分老人对于智能手机及App的使用缺陷而误漏药品过期提示信息。

2.设计结构说明

在明晰智能过期提醒药箱的结构操作原理时，笔者拟集合机电工程、电子科学与技术、人工智能等学科知识进行结构电路图设计，具体设计效果如图3所示。1号即为普通射频模块。射频模块在协议封装后即可实现应用，简单易做。并且，射频模块具有IIC、SPI以及UART多种接口模式，契合任意嵌入式要求。2号即是显示模块。本次显示模块遴选常见液晶LCD1602，本质属于工业字符型液晶，显示内容为16×2。通俗而言，1602可以显示两行字符，每行16个字符。3号电源模块。该模块可以直接贴装于印刷电路板，并作为系统电源供应器。由于单片机、射频模块均也需要供电，电源模块可以实现稳定供电且有良好续航，这也是使用电源模块的根本原因。同时，使用电源模块也可充分避免产品长期接触电路，消除电路使用风险。4号单片机模块。单片机的本质属于一类集成电路芯片，通过超大规模集成电路技术，将CPU、RAM、ROM、定时/计数等功能集于一体。可以说，单片机属于一个微型高性能计算机。一方面，单片机可以在智能过期提醒药箱待机状态进行能耗节省;另一方面，可以智能采集药物信息，并以分钟级频率进行传输。5号WIFI模块。WIFI模块属于物联网传输层，内置无线网络协议，功能主要是辅助硬件设备联入网络。WIFI模块是智能过期提醒药箱物联网应用的核心元件，为人工智能应用提供接入基础。6号语音模块。在智能过期提醒药箱语音模块方面，选择N588D作为核心元件。N588D这一语音芯片具有单片机内核，功能音质良好，且应用范围广泛，能够依据智能输入信号对应输出语音内容。

3.模拟仿真说明

智能过期提醒药箱设计结构厘清以后，为避免后期使用缺陷及故障，本文将结合工业设计学科中的Rhino进行模拟仿真。具体模拟仿真效果如图4所示。第一，进行虚拟装配。对智能过期提醒药箱进行虚拟装配，显示本次元件均可进行良好对接，接入电源以后可以正常使用。第二，进行使用模拟。在仿真模拟结果中，该药箱能够依据内置物品使用期限进行良好判别，并及时发出提示信号。第三，进行环境模拟。依据现实情况进行环境温度变化，系统显示在0℃及40℃以内，智能过期提醒药箱工作性能良好，并不影响正常使用。

（三）设计效果

老年人在产品使用的需求上有群体的特殊需求，老年人的产品设计，凸显人性化设计尤为重要。针对老年人的产品设计须对市场进行全方位的调研，考虑老人喜欢的色彩及在产品功能设计上需凸显信息及内容，在设计中需充分包容老年人的使用需求，促进老年人与产品的互动，让老年群体在产品互动中更好地实现自我肯定，获得使用产品的愉悦感。

综上所述，本次基于跨学科视角的智能过期提醒药箱，基本满足老年群体在药物日期查询方面的需求，也充分彰显出机电工程、电子科学与技术、人工智能与设计学的融合优势。最终设计效果如图5所示（设计者黄静雯）。在初步成品制作时，本文将选用可降解塑料作为基础原料，并利用3D打印方式进行制作。同时，也与对应3D打印技术人员进行探讨，考虑产品设计的合理性以及工艺的合理性，在综合考虑安全性、成本性、成品效果的同时，实现最优设计效果。另外，在设计完成之后，笔者将成品转送于部分朋友（家中有60岁以上老人）以及数个养老院，合计送出25份成品。依据笔者后期的反馈查验结果来看，90%的使用人员及家庭认为此药箱成本较低，且使用性能良好。需要注意的是，仍有5%的老人认为此药箱的功能仅仅具备药品过期播报，并不具备高实用性。但整体来看，在跨学科视角设计下的智能过期提醒药箱，使用效果良好，基本实现产品设计目的。

结语

智能交互设计作为老龄化社会的主流趋势，充分满足老年人身体机能降低后对于辅助产品的实际需求。近年来，智能交互产品不断涌现，并有众多产品投向实践，然而效果并不显著。本文基于跨学科视角，充分融入设计学的科学技术、其他学科的哲学基础，以及机电工程、电子科学与技术、人工智能多学科技术知识，赋能老年产品设计原则。就此，文章拟采用相关学科知识、技术，设计一种智能提醒药箱。该智能设计药箱能够依据药物保存日期，智能评判药物是否过期，并向老年个体发出语音、视觉双重警报，为老年人提供便利药物是否过期的通告服务。同时，该药箱也将设置智能对话系统，与老人个体进行智能对话。如此，方可让老年个体获得更多关怀，并避免老年人误服过期药品，对身体健康产生危害。