社會計算設計研究

文/ 胡軍(埃因霍芬理工大學 工業設計系)

在社會網絡和計算機時代，物聯網和人聯網相互的聯系越來越頻繁，技術性網絡物理系統成為社會性網絡物理系統的組成部分，融入人類社會技術結構。這些混合系統既展現了連續（在物理和社交空間）和離散（在網絡空間中）的動態行為，在設計新產品和服務的過程中，不僅會帶來新的機遇，還會帶來新的挑戰，在這些新產品和服務中，人類和技術方面的協同作用非常緊密1Hu， J.， Social Things： Design Research on Social Computing， in Cross-Cultural Design， P.-L.P.Rau，Editor. 2016， Springer International Publishing：Cham.p. 79-88.。在埃因霍芬理工大學工業設計系，最近完成的三項博士研究在不同應用領域以不同的視角解決了社會計算的設計研究。邱炻使用眼動追蹤技術促發視覺對焦，提高盲人和視力正常的人之間的面對面交流質量，并為社會互動的無障礙計算相關領域的凝視模擬系統的開發提供了數據2Qiu， S.， Social glasses： designing gaze behaviors for visually impaired people. 2019， Department of Industrial Design， Eindhoven University of Technology： Eindhoven.。卡迪戴維斯研究了傳感、信號處理和網絡技術的最新進展如何被用于設計促進健康和積極的老齡化，以及改善老年人和他們護理者在生活環境中的遠距離聯系3Davis， K.， Social Hue - A Bidirectional Human Activity-Based System for Improving Social Connectedness between the Elderly and their Caregivers.2017， Department of Industrial Design， Eindhoven University of Technology： Eindhoven.。王超研究了無處不在的可用連接和廣泛滲透的社交網絡服務如何為增強道路上駕駛員之間的溝通提供新的可能性，使社會信息能夠在沒有物理限制的情況下通過汽車的鋼殼4Wang， C.， The Social Car： Enhancing Communication between Drivers by Digital Augmentation. 2017， Department of Industrial Design， Eindhoven University of Technology： Eindhoven.。還有許多正在進行的博士研究項目將繼續對社會計算設計進行探討，例如社交表達和減肥設計中的社會價值5Yang， N.， etal.， Eliciting values through wearable expression in weight loss， in Proceedings of the 19th International Conference on Human-Computer Interaction with Mobile Devices and Services. 2017， ACM： Vienna， Austria. p. 86.1-6.6Yang， N.， etal.， i-Ribbon： Social Expression Through Wearables to Support Weight-Loss Efforts，in Intelligent Environments 2016，P.Novais and S.Konomi， Editors. 2016. p. 524-533.，利用老年護理中心社會聯系的技術連接7Kang， K.， etal.， Designing an augmented print media system to promote social interaction in nursing homes：a preliminary study，in Proceedings of the Sixth International Symposium of Chinese CHI. 2018， ACM： Montreal， QC， Canada. p. 76-83.8Kang， K.， etal.， Designing interactive public displays in caring environments： A case study of OutLook.Journal of Ambient Intelligence and Smart Environments， 2018.10(6)： p.427-443.9Li， C.， etal.， Interactive Gallery： Enhance Social Interaction for Elders by Story Sharing， in Advances in Digital Cultural Heritage.2018，Springer.p.104-116.10Lin， X.， etal.， ViewBricks： A Participatory System to Increase Social Connectedness for the Elderly in Care Homes，in Intelligent Environments 2016， P. Novais and S. Konomi， Editors. 2016. p. 376-385.，合作性游戲的音效增強11Ma， Y.， etal.， Effects of playful audio augmentation on teenagers' motivations in cooperative physical play， in Proceedings of the 17th ACM Conference on Interaction Design and Children. 2018， ACM： Trondheim， Norway. p. 43-54.，公共可視化應對集體壓力12Xue， M.， etal.， ClockViz： Designing Public Visualization for Coping with Collective Stress in Teamwork， in Proceedings of the Conference on Design and Semantics of Form and Movement - Sense and Sensitivity，DeSForM 2017， M.B.Alonso and E. Ozcan， Editors. 2017， InTech：Rijeka.p.67-78.，以及通過擴增實境進行社會學習13Li， J.，etal.，Augmented Reality Games for Learning： A Literature Review， in Distributed， Ambient and Pervasive Interactions，N.Streitz and P.Markopoulos， Editors. 2017， Springer. p. 612-626.等。

社交眼鏡：為視障人士設計注視行為邱炻

凝視在面對面交流中具有重要的社會意義。一個視力正常的人經常用各種各樣的眼神來傳達非言語的信息，而一個失明的對話伙伴是無法看到和回應的。依照實例來看，盲人的眼睛看起來是沒有吸引力，并且通常是畸形的，這使得眼睛看起來并不吸引視力正常的人。這些因素都影響著盲人和視力正常的人之間順暢溝通。我們的研究內容是模擬盲人的凝視，旨在提高盲人和視力正常人之間面對面交流的質量。在本篇論文中，模擬凝視的目的包括兩個方面：幫助盲人感知視線，并為盲人模擬適當的視線作為視覺反應。該調研包括四項研究內容：

·研究一：探索面對面交流中的非語言信號

為了研究盲人如何在面對面交流中感知和理解非語言信號，我們采訪了20名盲人參與者并收集定性數據進行分析。調查結果表明，參與者感到很難在談話中得到積極的感受。可能是他們在談話中得到的積極信號較少，因為他們缺乏感知面部表情且看不到對話伙伴的微妙姿勢（例如，目光接觸，微笑，點頭和豎起拇指）的能力。因此，我們應該幫助盲人在盲目的對話中感知到視力信號，這些信號能夠傳達視力正常人積極的表現（例如，微笑和眼神接觸）。

·研究二：通過觸覺反饋提供對視線信號的訪問

提出的概念設計，旨在建立盲人和視力正常人之間的眼神溝通。我們采訪了20位盲人參與者，以設想使用這種概念設計。使用了角色和場景向參與者解釋了四個特征。參會者討論了實用性，效率和興趣的特點。根據用戶調研結果，我們理清了設計方向：將篩選凝視檢測設備作為設計的第一步。我們再將這個特性開發成一個叫做觸覺帶的原型。

觸覺帶旨在驗證觸覺反饋是否能夠使盲人感受到來自視力正常人的注意力（注視信號）的假設，以提高面對面交流的參與程度。我們使用面對面的二元對話場景對30位參與者進行了這一假設的檢驗，其中蒙住眼睛和視力正常人的參與者進行了日常的交流。雖然定量結果不支持觸覺反饋對參與者參與對話的顯著影響，但一些參與者稱贊了這一想法并確認了觸覺反饋可以使他們更加專注于對話伙伴。

·研究三：模擬凝視行為作為盲人的視覺反應

一種名為E-Gaze的眼鏡工作系統是基于眼動追蹤平臺實現的。它試圖在盲人和視力正常人之間建立“目光接觸”，以提高盲人在對話中的溝通質量。基于眼睛接觸機制和轉向策略， 實現了在E-Gaze眼鏡上的交互式凝視。為了評估交互式凝視的效果，我們在四個實驗條件（無凝視，恒定凝視，隨機凝視和交互式凝視）下對40個參與者進行了二元對話測試。定量結果表明，交互式凝視對提高盲人和視力正常人群之間的溝通質量有積極的影響，這與參與者評論的定性分析是一致的。

·研究四：模擬凝視行為并在對話中提供觸覺反饋

在改進的系統中，盲人戴著眼鏡裝置（E-Gaze）和觸覺腕帶。每當視力正常者看著眼鏡時，它就會以模擬的目光對其做出反應。同時，盲人會從腕帶接收到相應的觸覺反饋。觸覺反饋使盲人能夠意識到視力正常的人正在看著眼鏡。用戶實驗表明，視覺注視和觸覺反饋顯著提高了對話質量，系統確實可以積極地影響參與者在面對面交流中的表現。

總的來說，在這項研究中，我們綜合了理論分析，設計實踐和實驗研究的結果，嘗試使用眼動追蹤技術模擬凝視，以提高盲人和視力正常人之間的溝通質量。該發現可用于指導社會互動無障礙計算相關領域的凝視模擬系統開發。

【指導教師：Matthias Rauterberg， 胡軍，韓挺（上海交大）】

社會色彩-一個雙向基于人類活動的系統，用于改善老年人與其護理者之間的社會聯系

Kadian Davis

如今，人們的壽命正在不斷延長，主要是受到了改善的環境、衛生的食物、干凈的水源和現代的醫學影響。然而，老年人有時會受到社會隔離和孤獨的挑戰，而照顧者往往會擔心他們年長的親人。事實上，老齡化對我們所有人來說都是很現實的，雖然“令人望而生畏”，但它為設計和開發最先進的技術提供了一個獨特的機會，以促進健康和積極的老齡化，并改善老年人與其護理者之間的社會聯系。

近年來，我們看到了智能手機和可穿戴技術的大幅增長。值得注意的是，嵌入在這些設備中的傳感器能夠捕獲大量與位置、日常生活活動（ADL）和健康相關的數據。人類活動識別（HAR）被廣泛應用于環境輔助生活（AAL）領域，通過利用無處不在的傳感器識別日常生活活動來進行健康監測，并提高老年人的生活質量。此外，老年人和他們的護理者之間的活動線索交流可以引發情緒反應，從而得到有關他們健康、情緒和習慣的相關信息。

然而，大多數輔助生活技術側重于使用傳感器進行緊急病例的門診監測，特別是跌倒檢測，在改善老年人與其護理人員之間的人際關系方面幾乎沒有進展。此外，現有的環境輔助生活的工具能夠實現情境感知，這些工具通常是單向的（即，只向親屬提供老年人背景信息，反之亦然），從而造成老年人隱私權和尊嚴權的侵犯。

此外，了解用戶在其物理環境中的性質，他們的需求和期望受到現有計算機模擬工具的挑戰，這些工具經常忽視人口老齡化所面臨的挑戰（認知障礙，運動以及身體殘疾，和社會孤立）。在進行環境輔助生活的解決方案設計和驗證時，研究人員通常似乎更注重技術性和功能性，而犧牲了設計來確保產品的可用性和可接受性，這很容易融入到用戶的日常生活中。

本篇論文在多學科框架內采用了以用戶為中心的設計方法，包括人機交互，社會心理學，認知，信號處理和普適計算等方面，用于雙向活動外圍顯示器的設計，開發，部署和驗證，從而來支持與社會的聯系。在整篇論文中，我們基于以人為本的原則，我們的設計，開發和驗證過程中積極地讓即將到來的老齡化和看護者作為用戶參與進來。傳統的人種學技術，如訪談和觀察，以及共同構建故事等現代技術，都被應用到用戶的整體理解上，并幫助想象潛在用戶需求以及設想環境輔助生活中未來的使用可能性。

在此框架內，我們利用智能手機的慣性傳感器（加速度計和陀螺儀）和先進的人類活動識別算法來探測老年人及其護理人員的六項基本活動（站立，入坐，平躺，行走，上樓梯，下樓梯），開發了一種混合多類支持向量機（SVM）和隱馬爾可夫模型（HMM）算法，以非常小的誤差范圍檢測用戶的活動。將該混合模型與獨立的經典多類支持向量機（SVM）進行比較，并將人工神經網絡（ANN）分類器應用于預期老年人和護理者的數據采集，結果表明該混合模型具有最佳的分類性能。隨后，我們公開了數據集供機器學習社區使用。

上述的基本活動被用作基于雙向活動環境顯示系統的輸入，以增加目標組之間的社交連通性。隨后，基于實時活動的雙向照明系統由腰部安裝的智能手機，中央人類活動識別服務器，飛利浦色彩燈光球，Led行走手杖和Led錢包組成，設計，實施和部署在生活實驗室環境。總體而言，我們進行了六項不同的實驗研究以調查以下內容：

·了解用戶的背景，以完善環境輔助生活工具面向連通性解決方案的設計。

·檢查活動信息準確呈現與環境顯示的相關性。

·在考慮到可用性問題（如最終用戶接受度和隱私）的同時，為環境輔助生活領域開發一個更強大和可靠的人類活動識別模型。

·探索適合于不引人注目的活動信息交換的環境照明工具。

·研究通過環境照明接收活動信息對認知（解決問題、內隱記憶和注意力）、主觀社會聯系、喚醒和配價的影響。

·探討互動伙伴之間的活動信息交流如何影響人際關系的同步性。

【 指 導 教 師：Loe Feijs， Carlo Regazzoni， 胡軍】

社會化汽車：通過數字增強以提升駕駛員之間的交流

王超

道路環境往往可以被看作是一種社會情境：每一次出行中，我們都會遇到其他司機，并需要與他們進行協調，共享基礎設施。傳統的物理通信方式，如車體語言、車燈、喇叭、速度都是最常用的信息交換方式，但是這些方式限制了信息的范圍和帶寬，從而可能會導致兩種負面影響： 更多的道路沖突以及社交孤立。

如今，連接無處不在，社交網絡服務的廣泛滲透和先進人機交互技術的日益普及，為增強駕駛員之間的交流提供了新的可能性，也使得社交信息得以穿透汽車的鋼鐵外殼，從此擺脫物理束縛。在本研究中，我們生成、原型化并評估了多個新型的社交應用程序，針對如下的研究目標進行探究：

設計不同的社交汽車應用，以豐富駕駛員之間的交流，并積極影響駕駛行為和體驗。

隨后我們針對這一目標提出了兩個具體的研究問題：

1) 數字增強通信是否有助于緩解道路沖突?

2) 數字增強通信是否減少了駕駛員的社交孤立?

為了回答研究問題，我在前人研究的基礎上，提出了一個結構化的框架來更好地解釋即將到來的駕駛員之間的社交網絡，并將我們對同步近距離通信的研究進行了放大。然后通過共同建構故事的方式，對由頭腦風暴產生的30多個關于道路社交通信的新概念進行調查。根據“四方模型”，我們選取了四個概念來深入探究由數字增強通信導引出的社交信息的交換。

應用程序Like and dislike，通過允許司機發送/接收來自其他司機的贊賞和反對來擴大通信通道。而另一應用程序Carnote則是通過提供對駕駛員快慢駕駛行為的解釋來達到該目的。這些概念在駕駛模擬器中得到了詳細闡述和原型化，同時我們也進行了用戶測試。實驗結果表明，數字增強可以減少駕駛員在道路上的沖突。

同時我們提出了iSticker和MusicHound兩個概念，通過向駕駛員提供相似信息來增強社交的親密性。模擬實驗結果表明，通過匹配匿名駕駛員的相似興趣來建立社會聯系，對道路上的社會親密度和歸屬感會產生積極影響。也就是說，數字增強可以減少社交孤立。

總的來說，本研究基于前沿背景---互聯道路環境，探討了位置移動社交網絡的可能性。概念、原型和實驗表明，通過社交網絡增強駕駛員之間的社交互動在未來潛力巨大。

【 指 導 教 師：Matthias Rauterberg，Jacques Terken， Jun Hu】