北京郵電大學　提升孤獨癥兒童社交能力的智能交互空間設計

黃央語　陳思　呂菲

辦學特色

我校數字媒體與設計藝術學院將設計創意、人工智能和計算機技術有機融合，學生既要學習掌握設計理論和設計創意技能，也要掌握虛擬/增強現實、語音、手勢等多模態智能交互技術，專業課程分為三大模塊：智能模塊（大數據分析、機器學習等）+交互模塊（AR/ VR開發、人機交互等）+設計模塊（設計思維、藝術美學等）。畢業生將在互聯網行業、娛樂游戲業以及新興智能產業（智能汽車、機器人等）從事交互設計、體驗設計、用戶研究、產品經理、大數據可視分析，以及AR/ VR、語音交互等多模態自然交互技術開發等工作。

提升孤獨癥兒童社交能力的智能交互空間設計

設計者：黃央語

指導老師：陳思 呂菲

院校：北京郵電大學

作者闡述：針對3?6歲兒童的沉浸式交互投影空間（TUI），旨在為患有孤獨癥的兒童提供一個特殊的社交環境。通過拍打、掃動等動作與空間中的互動產品進行交互，激活他們的多感官體驗（包括聽覺、觸覺和視覺），并創造一個促進社會交流的氛圍，鼓勵他們主動參與社交互動。在這個沉浸式交互投影空間中，通過豐富多彩、生動的圖像、動畫和聲音效果吸引兒童的注意力?？臻g中的視覺和聽覺刺激有助于提高兒童的注意力和專注力，并激發他們的好奇心，引導他們與裝置進行觸碰交互。當兒童觸碰燈球時，立即會有投影動畫角色出現并給予反饋，隨后動畫角色會在空間中移動，引導兒童觸碰下一個燈球。這樣的設計能夠讓兒童在物理空間中自由移動，增加他們進行社交啟動的機會。

指導老師 陳思/呂菲

陳思，北京郵電大學數字媒體與設計藝術學院講師，青年作曲家，音樂制作人，九三學社社員。畢業于中國戲曲學院作曲與作曲技術理論音樂制作專業，意大利佛羅倫薩音樂學院電子音樂作曲碩士。教授影視配樂及聲音設計等相關課程。

呂菲，博士，北京郵電大學數字媒體與設計藝術學院副院長，副教授，碩士生導師。中國計算機學會高級會員，中國工業設計協會信息與交互設計專委會個人高級會員，中國計算機學會人機交互專業委員會委員，ACM SIGCHI中國執行委員會委員。

導師點評：在本項目中，我們專注于年齡在3至6歲的孤獨癥兒童群體，這些孩子大多數屬于低功能孤獨癥兒童，面臨著社交障礙和語言表達的困難。我們的目標是通過智能交互空間的設計，結合孤獨癥兒童群體的認知特點以及有形用戶界面、沉浸式交互投影空間的設計原則，為這些孩子提供更好的社交機會，促進他們的融入和全面發展。

經過詳盡的調研，發現孤獨癥兒童的行為特點導致他們存在一些社交障礙，主要表現為缺乏社交動機和社交回應能力，這也是他們無法融入群體的主要問題。同時，由于通常情況下是孤獨癥療愈師和家長對孤獨癥兒童的社交場景進行控制，他們缺乏與同齡兒童進行自主社交的機會。

因此，在本次畢業設計中，主要關注點集中在以下幾個問題上：（1）如何有效地幫助孤獨癥兒童進行社交互動？（2）如何巧妙引導孤獨癥兒童與其他兒童進行社交？（3）如何設計一個有利于促進孤獨癥兒童之間社交的場景？

在項目的設計階段，特別注重孤獨癥兒童的特殊需求和認知方式。通過低保真和高保真界面的設計，以及程序開發和場景動畫建模，努力營造一個溫暖而輕松的海洋動畫主題，旨在為孤獨癥兒童創造一個有趣而愉悅的交互環境。

在角色設計方面，選擇明亮飽和的色彩和3D人物風格，以吸引孤獨癥兒童的注意。投影動畫中的海洋小怪物能夠激發孩子們的興趣，并在用戶觸碰燈球時，觸發海洋動物出現并向用戶打招呼的動畫效果，進一步增強他們的參與度和積極性。

場景設計方面，采用飽和明亮的色彩搭配和自發光的設計，打造一個奇幻而趣味的海底世界。這樣的設計意在激發孤獨癥兒童的好奇心，讓他們愿意自主探索和互動，從而增強他們的社交動機和社交回應能力。

在技術和材料運用方面，選擇運用Makey Makey虛擬鍵盤硬件和Arduino UNO電路開發板，以實現互動投影和音效功能，并結合MadMapper實時合成軟件，將投影場景的變化與特定按鍵綁定，為孤獨癥兒童提供更為便捷的交互方式。此外，采用當貝NEW3DX投影儀，運用先進的紅外線激光掃描技術和深度學習算法，呈現逼真的3D效果，為孩子們帶來更加身臨其境的體驗。

總體來說，本研究旨在為孤獨癥兒童創造一個有益的智能交互空間，幫助他們克服社交障礙，促進社交互動，并在愉悅的環境中促進他們的全面發展。通過綜合運用相關理論和設計方法，我們期待為這一特殊群體融入社交生活做出實質性的貢獻。