面向老年群体的主动式情感交互设计策略研究

薛艳敏 徐宝鑫 葛畅

关键词：老年群体 情绪识别 情感需求 主动式情感交互 设计策略

引言

在个性化需求获取越来越容易的互联网时代，情感交互是提升用户满意度的重要手段，使人-机-环境可以更加自然、生动、和谐的进行交互。老年人作为特殊用户群体，在使用智能家居产品时存在较多的障碍，产生负向情绪同时对智能产品产生抵触情绪。情绪的产生会伴随着身体的变化，因此，判断一个人此时的情绪可以通过声音、表情、姿势动作和生理信号等变化来推断。情绪识别是研究情感需求的基础，通过获取情感信息来挖掘情感需求，可以实现更人性化的智能服务。在对老年产品进行智能化设计时引用情感化交互设计，得到老人个性化情感需求，将此转化为设计需求，以提升老年群体的满意度。目前情感交互设计多关注于对情绪的唤起对情绪的反馈方面研究较少。因此，本文基于情绪识别技术，根据老年群体在智能时代下的情感需求，提出面向老年群体的主动式情感交互设计策略，为智能产品的适老化设计提供探索的可能。

一、研究现状

（一）国内外情绪识别研究与应用：情绪是由特定对象或情境引发的一系列反应，通常包括主观感受、肢体表达和生理上的协调变化 [1]。研究表明，情绪会影响人的高级认知过程，如解释、判断、决策、推理和风险认知等，在人们的日常生活和交流中起着非常重要的作用 [2]。“情感计算”是由麻省理工学院的 Picard 教授在1997年首次提出的[3]，越来越多的专家和学者便开始了对情感识别技术的深入研究。Susan W.White等人从面孔情绪识别原理出发，针对自闭症儿童面孔情绪表达障碍，开发了一种提升自闭症儿童早期的情绪输出能力的面部情绪表达训练系统[4]。D.Yang等人基于面孔识别，提出一种用于辅助教学的情绪识别模型，辅助教师在教学环境中关注学生情绪变化进行教学策略的变更 [5]。孙佩宏等人提出并建立了一个可以通过高兴程度、激活性和优越性来表达情绪的数据模型[6]。

情绪识别是一个较为复杂的领域，综合了心理学、机器学、生理学以及认知科学等学科，通过对情绪特征进行提取，利用识别技术进行量化分类处理、实施及时管控和正向引导，促进积极正向人机交互[7-8]。情感化设计现已广泛普及，将用户个体情绪心理因素作为一个主体设计要素来关注，把情绪融入到产品及交互方式设计中已然成为非常重要的研究方向。

（二）国内外老年人情感交互设计研究：情感交互是国内外热点话题，安德森在《怦然心动：情感化交互设计指南》[9]中写道，好的交互设计是有吸引力的设计，在交互设计中加入情感元素可以让设计更有吸引力。1997年，麻省理工学院（MIT）的罗莎琳·怀特·皮卡德教授首次对情绪计算的概念进行了解释[10]，他认为，智能产品应该是人类的“朋友”，而真正的朋友不应当只有一些机械的反应，而是应该能够理解人，能够分析用户的真实想法。湖北工业大学李敏[11]提出人机交互的本质是人与产品之间的交流。交互是人类表达自身情感的重要渠道，也可以体现产品的文化内涵，并通过一些设计实例来证明情感交互的重要性。

情感化设计在我国受到越来越多的重视，在老年互动产品的设计过程中，需要考虑到老年人的情感体验。这是产品是否使用方便、灵活、能满足老年人日常需求的关键。老年人随着年龄的增长孤独感和自卑感会加深，迫切需要从外界获得丰富的情感体验。分析老年人的情感需求，结合情感化的设计，从老年人的生活习惯和情感波动入手，增强老年人居家养老的感官体验的舒适度。

二、智慧家背景下老年群体情感影响要素分析

随着互联网物联网的兴起，智慧家（Smart Home）成为未来居家养老的新趋势。为更好地满足老年群体的情感需求，对智慧家背景下的情感影响要素进行分析。

（一）老年群体情感需求分析：老年人不同程度的心理问题主要是由于身体机能的下降和社会身份发生改变带来的落差感所产生的。相对于心理变化，老年人更加需要可以满足他们心理感受的情绪体验。从老年产品情感化设计的角度来看，老年人细微的情感变化都是设计中重要的参考因素，老年群体的心理特征和产品情感化设计的关系如表1所示。

（二）老年群体使用智能产品存在的限制分析：老年群体接受新鲜事物的能力有限，在智能产品使用上的认知程度也较低，因此在使用过程中不可避免会产生认知障碍。通过对老年群体进行深度访谈，将老年人使用智能产品时存在的限制，归纳为以下三点。

1.应用功能复杂：市场上面向老年人的智能产品，为了使其更具有竞争力，在产品的基本功能基础上额外增加了许多无用功能。老年用户通常会无视无用的功能，选择性忽略不熟悉的应用，对于功能使用会犹豫不决，倾向于寻求帮助和教程。在无法分辨应用功能时，可能轻易就选择放弃尝试。对于老年人来说，学习基础功能已需要花费很大精力，面对功能多样性带来的更多陌生信息和交互动作，只能使其产生无力感。

2.交互流程繁琐：各项智能产品以及与其相连的设备载体都有各自的形态和使用方式，它们之间几乎没有相关性，功能会有重叠，甚至每个应用的交互习惯都不同，动作相似的行为在不同类别的产品上产生的结果有很大差别，导致老年人需要面对更多的操作方式。当智能产品中出现多流程交互时，操作过程中无法清晰认知当前位置，很容易迷失方向，产生记忆混淆，同时操作步骤过于繁琐，老年人依赖以往的使用经验无法做出最优判断。

3.信息分辨困难：现有智能产品的整体系统构建在信息传递上并没有充分考虑到老年用户，其接受新产品的能力是有限的，功能选项越多，老年用户需要了解和选择的时间越长，界面中承载的内容越复杂，老年用户获取信息需要的时间越久。

（三）家居环境要素與老年人情绪变化关系分析：居住环境包括声环境、光环境、温度环境等，分析以上这三点环境要素对情绪的影响，归纳出环境要素调节阈值和方式，为老年人在家养老提供更愉悦、更具有针对性的体验。

1.声环境：声环境是物理环境中一个必不可少的部分，在进行房间内的声环境设计时，可通过创造出更加舒适的声环境，以此改善居住者的环境体验[12]。符号论美学家苏珊·朗格指出，人的情绪感受与音乐中所存在的形式、结构有诸多相通之处[13]，例如音乐元素中的节奏、旋律、歌词等都能给人带来或快或慢、或高或低、或断或续等感受，歌词的意象会给收听者不同的感悟和理解。根据情绪环状模型，音乐的激动水平或者称为强度的高低有专门的学者做过研究，其对应着相应的音乐特征如表2所示。一般来说，音乐的节奏、旋律、声音高低等都会影响音乐所表达的含义。音乐的节奏越舒缓、风格越柔和、歌唱家的歌声越稳定，音乐所表达出来的强度就越低，人的情绪就越平稳。反之，音乐的节奏越强烈，风格越嘈杂、歌唱家的歌声越慷慨激昂，音乐所表达的强度就越高，人的情绪就容易因此而变得高涨。

2.光环境：随着老年人年纪的不断增长，其脑部与眼部机能在神经及生理层面上会逐渐退化，致使其感官开始变得迟钝，视力随之降低。当视力下降时，会对减弱对周围环境和事物的感知能力，加大对陌生事物的恐惧感，随着老人视力的持续减退，会不断产生孤独、烦躁、恐惧等负面心理，这对老年人的身体和心理健康尤为不利。老年人对颜色的分辨能力会随着年龄的增长同时会降低，据调查，年龄在70左右的老人颜色辨别能力仅为普通成年人的70%上下，老年人在看彩色东西的时候自然地将该物体的颜色减淡。对老年人来说，波长更长的暖色光源带来的光亮度会比其他光源更高，因此，老人居住的房间宜采用暖色光，房间里最主要的照明设备光源色温保持在3200 K上下，局部光源保持在4000 K明亮度上下的冷色调，用部分冷色调光源来衬托暖色调主光源，如表3所示。这样的照明光源布置不但可以使老人感觉到生理层面的愉悦，光色的温和也会给老人带来心理层面的舒适感觉。

3.温度环境：老年人随着年龄的增加，其身体自我调节机制也在逐渐退化，对环境中温度的变化与针对温度的自我调节能力有所降低，体内的新陈代谢变慢，没办法及时地通过身体感受来调整对外界温度的改变。科学研究表明，当人处于不同的温度环境，为了维持人体体温幅度内变化，基本上全身的调节系统，即肾脏系统、内分泌系统、免疫系统、呼吸系统等多个系统的相互配合来达成 [14-16]。对温度感知会受到不同情绪体验的影响，积极的情绪体验与热感觉相关，消极的情绪体验与冷感觉相关。皮肤温度既受情绪系统影响而产生改变，同时受身体的热舒适度的不同而不同的一个生理变化。国内外许多相关的专家学者，对热舒适度与皮肤温度的相关性进行了探究，如表4所示。

三、基于情绪识别的主动式情感交互设计策略

随着物质生活水平的显著提高以及审美观念的不断变化，人们选择产品的动机不再局限于产品的性能上，在产品应用和欣赏过程中对于精神价值以及交互体验的更高追求为产品的情感化交互设计提供了发展的新机遇。本文基于情绪识别技术可以通过检测老年人身体变化的生理指标，获取其情绪状态，根据情绪状态让智能家居产品作出相应参数调节，可以及时回应并缓解负面情绪，获得更好的情感体验。因此通过分析环境要素与情绪变化之间的关系，构建了老年人主动式情感交互系统框架，如图1所示，通过建立情感需求获取模型来识别用户情绪，系统在监测到老年人情绪状态后，输入至智能终端平台，终端平台根据情绪状态对居家环境中的智能设备进行智能调节，使智能家居设备可针对情绪作出相应的反馈。

本文从情感需求、交互体验以及情感化设计三个方面总结出适合老年用户的主动式情感交互策略。

（一）构建情感需求获取模型：基于情感需求获取的老年人交互性产品可以很好地指导他们的生活走向、调节他们的生活节奏，产品的应用同时也与环境相契合。所以识别到老年人的情绪变化，获取他们的情感需求从而进行情感交互是十分有必要的。

通過可穿戴设备从多个维度收集目标人群生活表现的细粒度感知度，采用多层面数据标志融合采集方法，通过支持向量机、随机森林等区分法，以环状情绪模型为基础，根据老年人的生理信号（心率、皮电）和人体姿态信号来识别老年人的基础情绪，在基础情绪获取的基础上研究情感需求获取模型。情绪识别框架流程图，如图2所示。

在获取老年人情感需求的基础上，进行情感交互设计能满足不同老年群的使用需求，让老年用户在使用时获得满足感。同时老年人的个性化需求被实时收集，并根据所处的环境、情境进行推理，结合物联网和智能环境设备随之作出反馈，让产品更好地服务于用户，用户可通过实时反馈来改善和调节情绪状态。

（二）融合多通道交互方式：融合多通道交互方式，用户对于产品的操作将不再局限于单一的某种方式，而是能够根据不同的环境、不同的条件自由选择适合的操作方式来实现与产品的交流沟通。现在的家用电器种类繁多，操作过程复杂，需要设计利用多通道的交互方式，平衡产品复杂程度，提高产品的易用性。选择多通道的交互形式，更要考虑产品的服务情境，挖掘服务设计思维下的潜在服务触点，开发创新形式的多通道交互内容。除了原本的老年人自主使用家电产品外，还可以增加语音助手、手势触控、家电自调节等交互方式，为用户使用设备提供了快速、有效、直观的方式，降低了产品使用难度。

通过分析环境要素变化下老年人的情绪变化，划分出情绪等级，终端平台获取到老年人的情绪信息后，会根据老年人所处的情绪状态控制家里的智能电器，包括空调、灯具、音响、空气净化器、加湿器等，调节至对老年人当前情绪状态对应的环境模式，为老年人营造一个舒适、愉悦的环境，也可以避免自行调节环境要素不当造成老年人身体不适的问题。充分考虑老年人群的生理及心理特征与需求，同时也减少了老年用户的学习成本，提升在交互过程中的用户体验和服务体验。

（三）实时多维交互反馈：实时多维交互反馈流程图，如图3所示。采集到用户的情绪和情感需求；传输到终端平台，终端平台根据情绪阈值进行相对应的情感交互反馈，将监测到的老年人情绪数据进行收集分析，同时根据监测到的情绪状态来自动调节环境参数（如：温度、亮度、声音、空气质量等）；若老年人的情绪变化幅度较大，较不稳定，终端平台会反馈到可穿戴设备对老人进行提醒，同时也会通过App反馈给紧急联系人。从改善当前环境要素、对老年人自身进行提醒、与亲友的互动三个维度进行反馈，实现人-机-环境的多维互动。

老年人随着年龄的增长，在健康状况日益下降的同时也伴随着社交范围的缩小，在家庭中的作用和地位也在发生转变，这使得老年群体会更加依赖家庭。老年人的主观幸福感不仅仅来自于自身的健康和经济状况，子女的关怀也将直接影响老年人的主观幸福感。实时多维交互反馈不仅可以使老年人居家养老环境得到改善，还可以通过亲友互动的督促提醒使家庭成员间的亲密度提升、情感表达增多，家庭氛围更和谐，对老年人的积极情感、身体状况都会产生积极影响。

结语

主动式情感交互通过实时感知到老年人的情绪进行智能反馈和调节，在适老化智能产品中具有较好的应用前景。本文针对老年人居家养老问题和需求，通过分析情绪识别、情感交互、环境要素变化与情绪变化之间的关系，提出了基于情绪识别的老年人主动式情感交互设计策略，包括构建情感需求获取模型、多通道交互方式融入智能家电和实时多维交互反馈。研究成果能够为设计开发人员提供老年人情感交互设计方面的方法及策略参考，通过完美舒心的服务体验让老年群体在生理层面与心理层面感到愉悦。