物联网影响下的潜在家居“空间-行为”特征

姚妍华（清华大学美术学院， 北京 100084）

1 物联网概念与应用

物联网技术与概念在当下的应用十分广泛，从通过移动电话网络系统实现全球自然灾害的监控及灾民保护，到通过城市智能电子监控连接网络激励智慧城市的发展。繁多物联网的技术研发、伦理论述和产品开发表现出其在当今社会的应用多样性，同时也反映出物联网概念的不稳定性与复杂性。狭义上，物联网指通过在物体中嵌入射频识别(Rradio Frequency Identification ,RFID)等信息传感设备，利用无线通信技术使现实世界中的物体与互联网融通，共同组成一个智能化网络。广义上，物联网指通过无线网、电信网以及互联网将人与人之间的连接扩展至人与物、物与物之间。与狭义物联网概念有关的论述和研究主要围绕技术和应用展开，包括智慧空间、上下文感知、用户信息识别、地理定位等，但与广义物联网概念直接相关的论述相对匮乏。物联网的概念在 IBM Research、Google Brain Team 或是Deepmind一类国际前沿的研究机构中，相比人工智能、深度学习、量子计算、数据开发与建模等关键词被引用概率明显低，但根据各研究机构所从事的具体科研工作中可以发现，物联网概念逐渐演变成为技术实践与研究的底层肌理。Kim 等[1]在 2015 年预测 2020 年除智能电话外的互联设备数量有 80 亿台，其中家庭设备占其总数的 46.3%，家庭居住空间是物联网关键的实践与研究场合[2]。智能家庭是物联网应用的主要领域之一，在近 5 a 中两者的技术关系才逐渐显现，即可连接至互联网且可通过应用遥控的新智能设备以产品形式进入家庭的过渡期[3]。在此之前，早期的智能家居研究与试验更多关注智能家庭设备的研发、用户数据采集的方式、本地与外界交流的效率等技术，以及居住公平性、老年人医疗、用户行为特征分析等问题。家居物联网技术的应用构想出现在 20 世纪末至 21 世纪初的地产开发和学界，例如1998 年爱丁堡的 Edinvar Housing Association 就提出了Dwelling House 的概念，项目提出了对生活周期性场景、自动启动设备、健康与活动检测等方面技术应用的概念。2002 年 University of Texas 进行的 MavHome 项目以建立具有理性思维、预测用户移动与活动、最小化“居住者”操控成本的以“时间-活动”场景识别为基础的智能家庭环境。MavHome 虽然展开了跨专业技术，包括人工智能、多媒体、移动电脑和机器人，但却未能实现多人信息感知的显示需求[4]，也就是在复杂、真实的家庭环境中多用户的场景未能得到解决。家庭组构的复杂性是传统智能家居未能解决的问题。这一点从现代相关技术研究中也能得到证实，对用户个性化特征信息的提取、识别以及机器自学习的技术研发具有相当的挑战性。王平泉 2018 年的论文[5]中提出，现有的例如朴素贝叶斯分类等机器学习方法虽然能够较好地获得用户行为精度，但却因其离线计算方式，导致时效性较差，难以应对用户行为的变化。根据 Alam 等[6]通过对大量智能家居研究和试验的调研总结，认为未来的家居环境将需要实现所有服务的互相连通，同时，人们将在家中度过更多的时间。但同时 2012 年智能家居所面临的问题是对复杂家庭生活所产出的大量突发、多变的数据处理，因此需要借助增加传感设备已完成更为全方位的家庭活动识别与捕捉。王毅等提出“智能家居就是一种最为常见的物联网”[7]。一方面，物联网概念的广泛使用符合上文所明确的物联网并非是技术名称，另一方面，也提示了物联网在各领域的应用可行性和必要性。因此，在对家居空间内部的行为模式特征进行提炼时，也应重视家庭成员作为个体对象在全局空间中的社会活动。第一，人的自然活动方位应给予充分的考虑，而非仅针对人在家庭空间“红线”内的行为模式；第二，家庭行为模式应作为整体行为对其进行局部观测。

2 家居空间中的“空间-行为”关系

物联网技术影响下家庭“空间-行为”观察不应只局限于室内、室外二元对立关系机制，而应将物联网影响下“空间-行为”的考察范围扩展至家庭的行为的所有辐射范围。家庭居住的室内空间应作为个体行为延绵中的重要考察节点来对待。英国新中产阶级人口入住工人阶级连排房时，新的行为模式也从中衍生。行为模式包括了改变房屋与街道的关系、室内物品的摆放、特定房间中的指定活动以及饮食习惯等[8]。从家中一系列琐碎的收藏品，例如家族合影、书籍、瓶瓶罐罐、玩具、厨具等，到整体房屋与街道的界面关系—出入口、窗户位置与数量、与街道的距离等，都可以被作为分析与论述行为演变的关键。宏观社会空间与微观住宅空间内部尺度都是讨论居住行为的背景，两个领域各自与居住行为都具备呼应关系[9]。

2.1 生活方式下的物联网概念分析

根据宋立民 2018 年的论文生活方式定义[10-11]进行了可视化梳理，建立了生活方式坐标轴作为分析物联网进入生活方式的表征特征，如图1 所示。由图1 可知，生活主体的行为模式（习惯）在整体框架中位于中心位置，并且其周围的生活方式内容如家居空间、活动场景（条件）、生活消费，也是物联网技术实践的主要内容。同时，三种生活方式内容分布在广义-隐性、狭义-隐性和狭义-显性 3 个区域内，与上文总结物联网技术应用特征相呼应，即物联网通过实现物-物相连与普适计算建立的信息虚拟空间具备“广义-隐性”特征，虽然不以物质形态显现，但却广泛覆盖每日生活，其最为显著地表现为生活消费方式、消费品、消费人群特征的转变。物联网的狭义属性主要体现为目前主流的技术手段，通过将感应设备嵌入物体以实现对数据的收集、存储、分析、传输。其隐性属性体现在家庭生活场景中，例如进餐、学习、洗漱、睡眠等场景，包含了空间及其中行为；其显性体现在具体家庭设备、家居、陈列品等在家庭中的排列、摆放方式，也就是家庭空间。

图1 生活方式背景下的物联网影响

物联网对于人生活方式在短期内的改变主要发生在家居空间尺度上，而对于处于坐标轴外围的生活方式内容的影响则更倾向需要较长的时间。无论是社会空间或是宏观生存、生活内涵，还是生活方式主体，即人本身在短期内受到物联网技术而发生本质改变的概率较低。同样，日常生活的衣、食、住、行、闲本质受物联网技术或是概念的影响而产生变化相比物质空间本身、消费方式或是活动场景而言，其过程都较为缓慢。例如对于物联网技术相关产品或设备的购买、安装等实际操作过程都是快速的，当这些产品、设备进入家庭后产生的物质环境也将直接提供不同的生活场景，但是人在其中行为模式的形成却不是在短时间内就可形成。一方面，人的生理肢体局限性了人在进行穿衣、进食、居住、运动时的动态形式；另一方面，行为主体的整体性行为及心理形成行为模式。因此，行为模式的改变难以在短期内完成，即便物质和抽象空间的改变可以是瞬时的，但其中人的行为模式改变却需要相当长的时间。这与传统认知有一定差异。传统认知即物质空间因其材料的限制通常比行为模式的改变要缓慢，而物联网技术以小尺度的物质实体进入家庭生活，改变了室内的物品摆放与序列关系，使家居空间被改造，以难以被察觉的方式为行为模式变化提供了条件。

2.2 在现代家具空间中的物联网实践

在对家居室内空间进行分析时可以考虑以不同房间作为原点，从而得出不同的拓扑深度关系[12]。本文根据现有的在售物联网智能家居技术产品，对 2017 年深圳市某优化的户型方案进行空间、功能拓扑关系进行分析，如图2 所示。

图2 空间与功能拓扑深度关系对比分析树状图

首先对现有物联网智能产品进行使用场景分类。其次明确其在家居空间中的使用特点。最后讨论分类特点在生活中对用户行为产生影响的情况。

图2 首先根据物质空间（房间）为背景分析了空间的拓扑关系。以客厅/餐厅空间、主卧及厨房为例作为起始点，表示用户从 3 处出发前往其他房间时所需要的深度步数。该项目 2017 户型优化方案报告显示餐厅/客厅空间时最重要的功能区，承载了全家多时段的应用需求。因此，在户型设计上采取了具备视觉延展性的长条形空间，从空间拓扑关系分析中也可以看出该空间与其他空间的往来深度为 1，即最浅的步数关系。然而，客厅/餐厅空间的长方形态将功能置于线性排布，功能分区拓扑关系分析结果与以房间为基础进行的拓扑分析结果有所区别，从烹饪功能区前往进餐区域的深度步数为 2，前往客厅区域的深度步数为 3。物质空间形态对于功能拓扑关系的改变有一定影响，其通过对家中物品摆放形式的限制和鼓励组构不同的功能布局关系，该物质环境是空间用户行为的基本框架[13]，成为行为模式的空间投射。物联网智能家庭设备具有情景系统特点，即在一个功能场景中的设备互联功能。目前在售的产品种类也体现出了该特点，例如 Samsung 以厨房场景为基础的Family Hub 及其相关产品设备。场景体系为上述所说基于每日生活场景的家庭用品、设备的物联网产品，因此该类产品通常拥有相对固定位置；生活背景类包括例如灯光、暖气、热水器等对全局家庭空间活动条件进行控制的产品，其没有规定摆放位置，通常摆放于视线范围外或以装饰性物品的形式出现在家庭空间中；普适设备为不基于特定应用场景，根据用户需要可被安排在任意位置的家庭设备，例如电视、台灯、加湿器等；健康相关类产品以与人体的规律性接触为条件对物联网智能产品进行分类，包括体重秤、体温计、智能跑步机或药盒等。

3 家居空间设计的回应

行为模式作为室内设计系统的重要研究对象之一，是否会因物联网智能技术进入家居空间而产生变化？从上文的浅析中可以对该问题进行一定程度上的回应。截至目前，物联网智能产品的研发与销售仍然依赖现有的生活场景体系，而生活场景体系则通常依托于一个较为固定的家居场所，场所的建立除空间私密性外还来源于家具、设备、物品的聚集。技术进入每日家庭生活的条件因依然是现有的家居空间，对于用户行为模式的改变较为有限，最为明显的改变之处体现在对物联网智能家庭设备的控制动作，包括语音唤醒、与智能移动设备的动作互动（点触式）以及对家庭空间外部进行远程监控。虽然家居空间和家具及其他设备的外观、功能内涵上相比变化较为有限，以物联网信息技术为核心机制进行的家庭室内设计、家具设计、陈列设计的需求较低，但是并不否认物联网技术对于行为模式的潜在长期影响将对家庭环境的各种设计机制产生动摇。第一，物联网家居空间技术目前仍存在研发-应用的强连接关系，即在给定的使用场景中进行技术革新。这样的局限来源于目前物联网的基础概念和技术。物联网的构成需要在现有物质环境中嵌入传感器，并通过传感器间的信息传输实现信息网络，因此现有物联网信息空间与现实物质空间的形态相似度较高。然而伴随语音、固定动作控制行为频率的增长，家居空间内的移动必要性将被要求精炼，即操作性动线也许面临消失。家庭生活中需要满足基本生活需求的移动，例如开灯、关火、订购食材、晾晒衣物的动作频率下降，而这部分动作所需要的时间也许会用于其他行为的动作，于是在被规定的 24 h 中，行为模式组成的比率将发生变化，随之而来的也许是承载 24 h 生活行为的物质空间的改变。第二，智能家居的传统思维将家庭空间与家庭外部空间进行了技术概念完全隔离，这一点与物联网概念有所冲突，根据物-物相连的概念，物联网不应被定义为只应用于某一尺度的空间，这样被赋予限定的研究具有一定风险。现有的家庭居住文化与空间关系的研究背景主要是西方住房情况，且研究时期围绕 20 世纪末期的房屋空间展开，但对于公寓住宅空间的生活活动问题研究的不充分，公寓楼室内公共空间，例如走廊、电梯间、楼梯间、大堂等灰色空间虽然是连接家庭内外的重要过渡空间，但却未被每日生活文化的研究包括在其中。

4 结 语

物联网概念与智能家庭、智慧城市等重视物质空间尺度的概念机制不同，其尝试建立物质环境的全局整体性认知背景。因此，家庭一方面可以作为一个整体被进行观察，同时也应作为全局的局部以实现基于生活行为模式跨尺度的观测。物联网技术下的家居空间、生活消费、生活场景与行为模式的关系将产生变革。基于此，一方面，家居空间形态对家庭功能的拓扑关系有一定影响，而家庭功能的连续性则影响了家庭生活行为秩序。物联网并非直接对家居空间进行改造，而是通过将物联概念植入生活场景，从而实现家居空间的物联化。另一方面，基于现有生活场景销售的物联网智能产品符合现有家庭生活行为模式，因此物联网通过家居物质环境对于行为模式的改变十分微小，但却增加了控制行为在整体生活行为中的比例。最后，结合上文对物联网对家居空间影响的特征即 2017 年深圳某优化户型的空间分析，得出了对相关的家居空间设计的回应。物联网的技术概念引发了空间尺度在认知和设计实践突破性思维，激发了从人体内部的微观尺度到城市宏观尺度的关联潜力，以及建立在该认知上的行为模式构架。环境的创造应以支持人们活动与生活方式为目的，因此其物质形态应该对活动有所回响[12]。物联网技术对家居空间的影响以行为模式对空间进行再构成，这种构成基于宏观居住空间扩展了家庭生活的考察范围，借助家庭生活场景的概念对家居物质环境进行重新梳理，以明确行为模式与家庭生活更为详实的关系。