基于用户体验的智能产品的交互设计研究_智能产品与交互设计

智能语音交互是基于语音输入的新一代交互模式，通过说话就可以得到反馈结果。典型的应用场景—语音助手。

自从iPhone4S推出SIRI后，智能语音交互应用得到飞速发展。中文典型的智能语音交互应用如：虫洞语音助手、讯飞语点已得到越来越多的用户认可。

扩展资料

背景

随着计算机技术的普及，当今人们的生活已经逐渐走入智能时代。不仅仅是电脑，手机，PAD，人们的衣食住行的方方面面都开始应用出现不久的智能技术，智能电视，智能导航，智能家居等等，智能技术将在人们生活的各个方面提供方便快捷的服务。

任务或目标型的对话系统，需要通过交互实现一个特定的任务或目标，如各种智能助理、订票、订餐系统等。开放领域的闲聊系统，例如微软小冰，侧重于和用户闲聊、情感交流与陪护，是社交机器人走进千家万户的重要基础和前提。

制作机器人的方法如下：

1确定机器人设计目标

在制作机器人之前，首先需要明确机器人的设计目标，包括机器人的外观形态、功能模块、使用场景等。通常情况下，机器人的设计目标需要考虑到机器人的实用性、可靠性以及用户的需求。

2机械设计

机器人的机械设计包括机器人的结构设计、材料选择、装配方式等方面。其中，机器人的结构设计是比较关键的一环，需要根据机器人的设计目标确定机器人的驱动方式、关节数目、传动机构等参数，并进行结构设计优化，提高机器人的稳定性和精度。

3电路设计

机器人的电路设计主要包括电源部分、控制部分和传感器部分。其中，电源部分需要选择合适的电源供应和保护电路。

控制部分需要根据机器人的驱动方式选择合适的电机驱动模块、编码器以及控制器，实现机器人的运动控制；传感器部分需要根据机器人的需求选择合适的传感器模块，如温度传感器、光电传感器等。

4编程

机器人的编程是实现机器人功能的重要一环。需要根据机器人的控制器和驱动模块编写相应的程序，并进行调试和优化，确保机器人能够完成预期的功能。通常情况下，机器人的编程需要掌握相应的编程语言和开发工具，如C++、Python等。

5测试和优化

在机器人制作完成后，需要对机器人进行测试和优化，确保机器人能够正常工作并满足设计目标。在测试过程中，需要检查机器人的各个部件是否正常运作，是否存在故障和设计缺陷，如果有需要进行相应的优化和改进。

6总结

制作机器人是一个复杂而又充满挑战的过程，需要涉及到多个领域的技术知识和实践经验。在制作机器人的过程中，需要注重细节和技术细节，不断学习和提高自己的技术储备，才能够制作出符合设计要求的机器人。

移动互联网是未来的发展趋势，随着移动设备硬件性能的提升和移动系统的更新，交互设计也被逐渐重视，不再是简单的将内容从互联网平台照搬至移动平台，而是解决产品在界面、使用情景慎枯、操作流程等方面的用户体验。手机作为移动互联网最主要的载体，从用户需求触发，在内容呈现、信息架构、交互操作等方面挖掘设计的可能性，是手机交互设计未来需要重点关注的设计趋势。一、手势有一个词叫“指手划脚”，手势是人类沟通交流不可分割的一部分。对机器能不能用手势来沟通呢？现在有“智能手势识别”技术，开辟了我们与电脑、平板、手机间新的沟通方式。这主要是通过摄像头跟踪进行手势识别，从而控制设备的操作，是一种很智能的人机交互方式。市场研究机构ABIResearch公布的一项最新研究预测，到2017年，具有视觉手势识别功能的智能手机出货量将达6亿部。隔空玩“切水果”已经可以应用。我们还可以将其应用在传送文件上，先在一台设备上选择想要《dh06ybvy45cn/article/957381html》

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目前，理论界普遍认为，研制情感机器人以及实施人工情感的主要目的在于：使机器人具有“人情味”，从而创造和谐友好的人机环境和制作可穿戴式的计算机。实际上，情感对于机器人的重要作用远非如此简单。数理情感学认为：情感的哲学本质是人脑对于事物的价值关系的主观反映，情感的客观目的在于引导人针对不同价值的事物采取不同的选择倾向性，从而对有限的价值资源进行合理配置，以达到最大的价值增长率。可以证明，情感不仅是“人情味”的主要来源，也是思维效率性的主要来源，还是行为自觉性、思维创造性、社交世故性、人格自尊性等人性特征的主要来源。具体而言，赋予机器人以情感，将会有五个方面的重要意义： 1、建立人性化人机界面。机器人通过情感识别系统来识别他人的价值需要或主观愿望，通过情感表达系统来表达自己的价值需要或主观愿望，通过情感内部逻辑系统进行价值计算与价值判断，通过意志内部逻辑系统形成恰当的机器行为，从而与操作者形成亲切友好的交互。人在操作使用机器人时，如果机器人赋予了情感，就能够对人的面部表情、自然语言、身体姿态及对键盘和鼠标的使用特征等进行观察，以识别和理解人的情感，并通过图像、文字、语音等做出智能而友好的反应，产生生动而真实的使用环境，帮助使用者获得高效而亲切的感觉，形成自然而亲切的交互，营造真正和谐的人机环境。机器人对于不同性格利益相关性、价值取向、情感特征、个人爱好和专业特长等做出不同的反应，也有利于使用者掌握其性格脾气和功能特性，有利于在智能玩具和游戏中构筑拟人化的风格和更加逼真的场景。还可以通过对不同类型的用户建模(如操作方式、表情特点、态度喜好、认知风格、知识背景等)，以识别用户的情感状态，并以适合的方式呈现信息，在对当前的操作作出即时反馈的同时，还要对情感变化背后的意图形成新的预期，并激活相应的数据库，及时主动地提供用户需要的新信息。 2、提高思维的效率和速度。情感的客观目的在于区分不同事物的重要性顺序，以引导人来合理地配置价值资源。当人在进行思维时，自觉不自觉地在情感的引导下对思维过程的相关事物采取不同的选择倾向性，使这一思维过程达到最大的价值效益。电脑或机器人一旦赋予了情感，就可以按如下的价值特性顺序要求来生产、吸收、组织和使用信息，从而可以简化思维过程，节约思维资源，加快思维速度：一是价值重要性顺序，如主体将会优先发现、优先识别、优先摄取和优先使用具有较大价值量或价值率的信息；二是时间紧迫性顺序，如根据事物的变化时间紧迫性的顺序决定逻辑推理的过程是采取模糊、粗略而简明的方法，还是采取精确、严密而详尽的方法；三是利益倾向性顺序，如对于有利于（或不利于）维护自身利益的理论观点，主体总会优先发现支持（或否定）其成立的依据和证据；四是利益相关性顺序，如在对于事物的起因、现状和发展方向进行分析时，主体总是力图把自己的作用、自身的经验、自身的利益（或命运）与该事物联系起来；五是价值连续性顺序，如对于过去不友好的电脑使用者通常提供不友好的使用界面；六是价值变化的敏感性顺序，如对于陌生事物的观察与分析以及对有关信息的处理，采取较为谨慎的态度，以防虚假信息的出现或病毒的感染；七是价值知识的经验性顺序，如通过综合分析电脑使用者的相貌、体形、操作方式、操作内容、交往对象（或网站）、工作时间等，可对他的能力、性格、职业、爱好等进行经验性判断，从而为其提供高效、快捷的界面服务；八是价值特性的关联性顺序，如在对事物的起因、现状和发展方向进行分析时，主体将会参照与该事物存在价值关联性的事物的起因、现状和发展方向。总之，有了情感（或意志）的引导与调控，主体的思维（或行为）就会具有明确的目的性和方向性，从而显著地提高思维（或行为）的效率和速度。这就是为什么人脑能够在许多方面超过电脑的重要原因。 3、赋予机器人以行为上的自觉性。统一价值论认为，人的自觉性是指人有明确的行为目的，有坚定的信仰追求，有鲜明的原则立场，有毫不含糊的是非标准，人的行为活动自始至终都有预先设置的、明确的、稳定的的目标指向，使人的随意行动具有明确而强大的约束力，使其不至于成为漫无边际的、盲目的、无规律的活动，它反映了人的价值判断标准的稳定性。智能机器人由于没有赋予情感，就没有行为上的自觉性，因此只能根据既定的程序、方法和手段，毫无选择地、毫无灵活性地完成既定的工作任务，最多也只能根据已经预计的某些特殊情况，个别地、机械地变更其程序、方法和手段，不能自主地确立和调整价值目标，不能创造性地制订和修改总体规划及行为方案，不能总结经验和吸取教训。智能机器人一旦赋予了情感，就能够以达到既定的意志目标为行为方向，以内设的价值观系统（或情感系统）、认知系统和意志系统为价值计算的依据，以实现最大价值率为行为准则，建立一系列价值计算的函数关系式或约束方程式，再根据机器人所处的自然环境和人文社会环境确定若干个边界条件，选定情感和意志的动力特性参数，就可以根据既定的意志目标确定一个相应的整体规划、行为方案和具体动作，并在实施过程中积极地、主动地、创造性地进行调整，然后对行为的最终结果进行价值评价，以便及时地修正价值观系统（或情感系统）、认知系统和意志系统，达到总结经验和吸取教训的目的，所有这些过程都将在预置的、有序的、明确的、坚定的状态下完成，这就形成了机器人在行为上的自觉性。 4、赋予机器人以思维上的创造性。统一价值论认为，思维的创造性在本质上就是信息的创造性，信息是价值产生增值的根本源泉，如果没有信息的注入和信息产生，任何生产系统都最多只能进行价值的形式转换，而不会产生任何的价值增值。一个生产系统的价值率如果大于1，那么它就有信息的存在，价值率不断下降的过程，实际上就是信息不断流失的过程，或者说，就是“信息”不断转化为“常识”的过程；一个生产系统的价值率如果小于1，那么它就有负信息的存在，价值率不断上升（或回归为1）的过程，实际上就是负信息不断消失的过程，或者说，就是“负信息”不断转化为“常识”的过程。信息的原始积累来源于生物进化，虽然这一过程非常缓慢和微弱，但它形成了价值的原始基础，构成了人类生存和发展的前提条件，人类社会之所以高速发展，关键在于信息和知识的高速积累。劳动之所以被确认为是价值的唯一源泉，并不是因为抽象意义上的定义，而是因为劳动在信息的形成、传播、处理和运行过程中起着决定性作用。人类的创新过程在实际上就是信息的生产过程，在本质上就是价值的创造过程，一个人只有不断增强其创造性，才能真正地、有效地提高其劳动能力，一个社会只有不断地提高其创造性，才能为社会财富的增值提供不竭的动力。机器人赋予情感后，就能够在其情感内部逻辑系统和意志内部逻辑系统的引导下，一方面不断变更和修改整体规划、行为方案和具体动作，另一方面也不断修改和变更认知内部逻辑系统、情感内部逻辑系统和意志内部逻辑系统，以使自己的价值率尽可能达到最大值，这就形成了创造信息、创造新事物的能力。如果某一事物在修改和变更以后的价值率得到了上升，那么，该事物中就携带了一定的新信息，就是一种创新的事物。 5、赋予机器人参与社会事务和开展人际交往的能力。统一价值论认为，价值问题是人类社会普遍存在的问题，社会和个人所追求的物质目标和精神目标都是价值目标的具体体现，任何形式的社会关系（如经济的、政治的和文化的关系）在本质上都是价值关系（或利益关系），一切形式的目标管理在本质上都是以特定价值内容为主导方向的价值管理，人类社会的一切矛盾都可归结为利益关系的矛盾，社会结构的一切变革实质上都是利益关系的调整与重构，人际交往的价值本质就是各种形式的利益交往，总之，利益关系的处理与调整是社会事务（社会管理或社会服务）和人际交往的核心内容，而这一点正是通过情感系统和意志系统对人的思维与行动进行引导和控制来实现的，因此赋予情感与意志是机器人能否参与社会事务和人际交往的关键。情感的客观目的在于正确反映主体所拥有的价值关系，并为主体调整其价值关系提供决策依据和行为驱动力。机器人一旦赋予了情感和意志，就具备了参与社会事务和开展人际交往的能力，就可以像人一样应对自如地处理其所拥有（或赋予）的各种复杂的价值关系，有效地参与复杂的社会事务和人际交往活动，就能够在复杂的环境条件下，了解和猜测主人的价值取向、主观意图和决策思路，灵活性、积极地、创造性地实施各种行为，从而使其运行过程具有更明确的目标性、更高的主动性和更强的创造性，圆满完成主人交给的各种复杂的工作任务，从而在更大的工作范围取代人。

　　不少人都翘首以盼，计算机会变得越来越聪明，在不久的将来，它就能像人一样具有情感，与人进行自然、亲切和生动的智能交互。　认知科学（Cognitive Science）是在心理学、计算机科学、人工智能、神经科学、科学语言学、科学哲学以及其他基础科学（如数学、理论物理学）共同感兴趣的界面上，即理解人类的、乃至机器的智能的共同兴趣上，涌现出来的高度跨学科的新兴科学。认知科学试图依靠众多学科的共同努力，理解心智的性质，可能的话，在此基础上制造出能思维的机器。而认知心理学由于关注和研究人的心智活动，在认知科学中发挥着重要的作用。

认知心理学: 人脑与计算机类比

认知心理学是20世纪60年代兴起的心理学研究取向，它不仅研究心智活动的“软件”（即心智活动的过程，如人对信息的编码、储存和提取），而且研究心智活动的“硬件”（即心智活动的结构，如认知功能的脑定位或脑机制），提出了极富特色的理论，促进了对人类心智活动的细微剖析和准确理解，成为现代心理学的主流方向。

信息加工系统（Information-Processing System）也被称为符号操作系统（Symbol Operation System）或物理符号系统（Physical Symbol System）。一个完整的物理符号系统具有信息的输入（Input）、输出（Output）、存储（Store）、复制（Copy）、建立符号结构（Build Symbol Structure）和条件性迁移（Conditional Transfer）六种功能。物理符号系统假设提出，任何一个系统，如果能够表现出智能的话，就必能执行上述六种功能; 反之，任何系统如果具有这六种功能，就能表现出智能。其推论自然是: 人具有智能，人一定是个物理符号系统; 计算机是个物理符号系统，计算机一定能表现出智能。既然人是一个物理符号系统，计算机也是一个物理符号系统，那么我们就可以用计算机来模拟人的智能活动。认知心理学所做的，就是试图用物理符号系统假设中的基本规律来解释人类复杂的心理现象。

心智的计算-表征理解（Computa-tional-Representational Understanding of Mind，简称CRUM）是一种对心智问题的理解方式，认为对思维最恰当的理解是将其视为心智中的表征结构以及在这些结构上进行操作的计算程序。 心智表征属于系统的内部状态，是相对于外部事件或事件的语义加以界定的，是一种形式化的符号表达式; 而所有与系统有关的语义内容，都依照深层的符号表达式及其变换的形式和符号关系结构加以规定，这是一种物理符号操作，是一种计算。表征与计算二者的关系密不可分，因为一定的计算总是建立在一定的表征之上，表现为对表征的某种操作和转换; 而一定的计算也总是会产生某种新的表征。

认知心理学研究心智结构和信息加工过程的方法主要由四个步骤构成，即理论、模型、程序和平台。一个认知理论首先要假定一套表征结构和一套在这些结构上进行操作的加工过程; 然后，通过与由数据结构和算法构成的计算机程序进行类比，设计一个计算模型使得这些表征结构和过程更为精确。有关表征的模糊概念可以用准确的关于数据结构的计算概念予以补充，而心理过程则可由算法来定义; 为了测试该模型，必须用一种编程语言将其在一个软件程序中实现; 最后，该程序应该可以在各种软硬件平台上运行。实际上，无论是信息加工取向对规则和搜索策略等进行的抽象的串行的分析，还是联结主义取向强调的分布式表征和平行加工，各种心智结构和信息加工过程均可采用上述方法进行研究。理论、模型、程序、平台一起构成了认知心理学的基本研究构架。大量研究都遵循着这个途径，并通过实验将各个步骤贯穿起来。

情感计算: 人与计算机交互

显然，情感交流是个复杂的过程，不仅受时间、地点、环境、人物对象和经历的影响，而且有表情、语言、动作或身体的接触。情感计算研究试图通过不断加深对人的情感状态和机制的理解，创建一种能感知、识别和理解人的情感，并能针对人的情感做出智能、灵敏、友好反应的计算系统。

作者简介:傅小兰

研究员，现任中国科学院心理研究所副所长，研究领域为认知心理学，主要关注人的基本认知过程、信息加工动态机制、知识表征、认知绩效以及人机交互中的心理与行为问题。担任脑与认知科学国家重点实验室副主任，中国心理学会常务理事、副秘书长、中国人类工效学会理事、认知工效学专业委员会副主任委员，全国人类工效学标准化技术委员会副主任委员等。

情感计算研究有助于提高计算机感知情境，理解人的情感和意图，做出适当反应的能力。情境化是人与计算机交互研究中的新热点。在人与计算机的交互中，计算机需要捕捉关键信息，觉察人的情感变化，形成预期，进行调整，做出反应。例如，通过对不同类型的用户建模（例如: 操作方式、表情特点、态度喜好、认知风格、知识背景等），以识别用户的情感状态，利用有效的线索选择合适的用户模型（例如，根据可能的用户模型主动提供相应有效信息的预期），并以适合当前类型用户的方式呈现信息（例如: 呈现方式、操作方式、与知识背景有关的决策支持等）; 在对当前的操作做出即时反馈的同时，还要对情感变化背后的意图形成新的预期，并激活相应的数据库，及时主动地提供用户需要的新信息。

情感计算是一个高度综合化的技术领域。目前情感计算研究面临的挑战仍是多方面的: （1）情感信息的获取与建模，例如细致和准确的情感信息获取、描述及参数化建模，海量的情感数据资源库，多特征融合的情感计算理论模型; （2）情感识别与理解，例如多模态的情感识别和理解; （3）情感表达，例如多模态的情感表达（图像、语音、生理特征等），自然场景对生理和行为特征的影响; （4）自然和谐的人性化和智能化的人计交互的实现，例如情感计算系统需要将大量广泛分布的数据整合，然后再以个性化的方式呈现给每个用户。

情感计算有广泛的应用前景。计算机通过对人类的情感进行获取、分类、识别和响应，进而帮助使用者获得高效而又亲切的感觉，并有效减轻人们使用电脑的挫败感，甚至帮助人们理解自己和他人的情感世界。计算机的情感化设计能帮助我们增加使用设备的安全性，使经验人性化，使计算机作为媒介进行学习的功能达到最佳化。在信息检索中，通过情感分析的概念解析功能，可以提高智能信息检索的精度和效率。

在电子商务领域，在设计购物网站和股票交易网站等时充分利用人的情感因素的作用，以改变客流量。多模式的情感交互技术能构筑更贴近人们生活的智能空间或虚拟场景，而机器人、智能玩具、游戏等产业则能构筑出更加拟人化的风格和更加逼真的场景。

我国机器人的研究始于20世纪70年代后期，863计划就将机器人技术作为一个重要的发展主题，国家投入几个亿的资金开始了机器人研究。中科院沈阳自动化所、原机械部的北京自动化所、哈尔滨工业大学、北京航空航天大学、清华大学、中科院北京自动化所、北京科技大学等单位都做了非常重要的研究工作，代表性产品有工业机器人、水下机器人、空间机器人、核工业机器人。

我国对人工情感和认知的理论和技术的研究始于20世纪90年代，大部分研究工作是针对人工情感单元理论与技术的实现。哈尔滨工业大学研究多功能感知机，主要包括表情识别、人脸识别、人脸检测与跟踪、手语识别、手语会成、表情合成、唇读等内容，并与海尔公司合作研究服务机器人。清华大学进行了基于人工情感的机器人控制体系结构的研究。北京交通大学进行多功能感知机和情感计算的融合研究。中国科学院自动比研究所主要研究基于生物特征的身份验证。中科院心理学所、生物所主要注重情绪心理学与生理学关系的研究。中国科技大学开展了基于内容的交互式感性图像检索的研究。中国科学院软件所主要研究智能用户界面。浙江大学研究虚拟人物及情绪系统构造等。

我国国内开展的研究项目主要有：“脸部运动编码系统”可应用于人脸表情的自动识别与合成；“MPEG-4 V2视觉标准”可以组合多种表情以模拟混合表情；针对人的肢体运动而设计的“运动和身体信息捕获设备”；基于生物特征的“身份验证系统”；“语调表情构造系统”根据语音的时间、振幅、基频和共振峰等，寻找不同情感信号特征的构造特点和分布规律；“可穿戴式计算机”可用于增强和补偿人的感知功能。