面向老年群體的主動式情感交互設計策略研究

薛艷敏 徐寶鑫 葛暢

關(guān)鍵詞：老年群體 情緒識別 情感需求 主動式情感交互 設計策略

引言

在個性化需求獲取越來越容易的互聯(lián)網(wǎng)時代，情感交互是提升用戶滿意度的重要手段，使人-機-環(huán)境可以更加自然、生動、和諧的進行交互。老年人作為特殊用戶群體，在使用智能家居產(chǎn)品時存在較多的障礙，產(chǎn)生負向情緒同時對智能產(chǎn)品產(chǎn)生抵觸情緒。情緒的產(chǎn)生會伴隨著身體的變化，因此，判斷一個人此時的情緒可以通過聲音、表情、姿勢動作和生理信號等變化來推斷。情緒識別是研究情感需求的基礎，通過獲取情感信息來挖掘情感需求，可以實現(xiàn)更人性化的智能服務。在對老年產(chǎn)品進行智能化設計時引用情感化交互設計，得到老人個性化情感需求，將此轉(zhuǎn)化為設計需求，以提升老年群體的滿意度。目前情感交互設計多關(guān)注于對情緒的喚起對情緒的反饋方面研究較少。因此，本文基于情緒識別技術(shù)，根據(jù)老年群體在智能時代下的情感需求，提出面向老年群體的主動式情感交互設計策略，為智能產(chǎn)品的適老化設計提供探索的可能。

一、研究現(xiàn)狀

（一）國內(nèi)外情緒識別研究與應用：情緒是由特定對象或情境引發(fā)的一系列反應，通常包括主觀感受、肢體表達和生理上的協(xié)調(diào)變化 [1]。研究表明，情緒會影響人的高級認知過程，如解釋、判斷、決策、推理和風險認知等，在人們的日常生活和交流中起著非常重要的作用 [2]。“情感計算”是由麻省理工學院的 Picard 教授在1997年首次提出的[3]，越來越多的專家和學者便開始了對情感識別技術(shù)的深入研究。Susan W.White等人從面孔情緒識別原理出發(fā)，針對自閉癥兒童面孔情緒表達障礙，開發(fā)了一種提升自閉癥兒童早期的情緒輸出能力的面部情緒表達訓練系統(tǒng)[4]。D.Yang等人基于面孔識別，提出一種用于輔助教學的情緒識別模型，輔助教師在教學環(huán)境中關(guān)注學生情緒變化進行教學策略的變更 [5]。孫佩宏等人提出并建立了一個可以通過高興程度、激活性和優(yōu)越性來表達情緒的數(shù)據(jù)模型[6]。

情緒識別是一個較為復雜的領(lǐng)域，綜合了心理學、機器學、生理學以及認知科學等學科，通過對情緒特征進行提取，利用識別技術(shù)進行量化分類處理、實施及時管控和正向引導，促進積極正向人機交互[7-8]。情感化設計現(xiàn)已廣泛普及，將用戶個體情緒心理因素作為一個主體設計要素來關(guān)注，把情緒融入到產(chǎn)品及交互方式設計中已然成為非常重要的研究方向。

（二）國內(nèi)外老年人情感交互設計研究：情感交互是國內(nèi)外熱點話題，安德森在《怦然心動：情感化交互設計指南》[9]中寫道，好的交互設計是有吸引力的設計，在交互設計中加入情感元素可以讓設計更有吸引力。1997年，麻省理工學院（MIT）的羅莎琳·懷特·皮卡德教授首次對情緒計算的概念進行了解釋[10]，他認為，智能產(chǎn)品應該是人類的“朋友”，而真正的朋友不應當只有一些機械的反應，而是應該能夠理解人，能夠分析用戶的真實想法。湖北工業(yè)大學李敏[11]提出人機交互的本質(zhì)是人與產(chǎn)品之間的交流。交互是人類表達自身情感的重要渠道，也可以體現(xiàn)產(chǎn)品的文化內(nèi)涵，并通過一些設計實例來證明情感交互的重要性。

情感化設計在我國受到越來越多的重視，在老年互動產(chǎn)品的設計過程中，需要考慮到老年人的情感體驗。這是產(chǎn)品是否使用方便、靈活、能滿足老年人日常需求的關(guān)鍵。老年人隨著年齡的增長孤獨感和自卑感會加深，迫切需要從外界獲得豐富的情感體驗。分析老年人的情感需求，結(jié)合情感化的設計，從老年人的生活習慣和情感波動入手，增強老年人居家養(yǎng)老的感官體驗的舒適度。

二、智慧家背景下老年群體情感影響要素分析

隨著互聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)的興起，智慧家（Smart Home）成為未來居家養(yǎng)老的新趨勢。為更好地滿足老年群體的情感需求，對智慧家背景下的情感影響要素進行分析。

（一）老年群體情感需求分析：老年人不同程度的心理問題主要是由于身體機能的下降和社會身份發(fā)生改變帶來的落差感所產(chǎn)生的。相對于心理變化，老年人更加需要可以滿足他們心理感受的情緒體驗。從老年產(chǎn)品情感化設計的角度來看，老年人細微的情感變化都是設計中重要的參考因素，老年群體的心理特征和產(chǎn)品情感化設計的關(guān)系如表1所示。

（二）老年群體使用智能產(chǎn)品存在的限制分析：老年群體接受新鮮事物的能力有限，在智能產(chǎn)品使用上的認知程度也較低，因此在使用過程中不可避免會產(chǎn)生認知障礙。通過對老年群體進行深度訪談，將老年人使用智能產(chǎn)品時存在的限制，歸納為以下三點。

1.應用功能復雜：市場上面向老年人的智能產(chǎn)品，為了使其更具有競爭力，在產(chǎn)品的基本功能基礎上額外增加了許多無用功能。老年用戶通常會無視無用的功能，選擇性忽略不熟悉的應用，對于功能使用會猶豫不決，傾向于尋求幫助和教程。在無法分辨應用功能時，可能輕易就選擇放棄嘗試。對于老年人來說，學習基礎功能已需要花費很大精力，面對功能多樣性帶來的更多陌生信息和交互動作，只能使其產(chǎn)生無力感。

2.交互流程繁瑣：各項智能產(chǎn)品以及與其相連的設備載體都有各自的形態(tài)和使用方式，它們之間幾乎沒有相關(guān)性，功能會有重疊，甚至每個應用的交互習慣都不同，動作相似的行為在不同類別的產(chǎn)品上產(chǎn)生的結(jié)果有很大差別，導致老年人需要面對更多的操作方式。當智能產(chǎn)品中出現(xiàn)多流程交互時，操作過程中無法清晰認知當前位置，很容易迷失方向，產(chǎn)生記憶混淆，同時操作步驟過于繁瑣，老年人依賴以往的使用經(jīng)驗無法做出最優(yōu)判斷。

3.信息分辨困難：現(xiàn)有智能產(chǎn)品的整體系統(tǒng)構(gòu)建在信息傳遞上并沒有充分考慮到老年用戶，其接受新產(chǎn)品的能力是有限的，功能選項越多，老年用戶需要了解和選擇的時間越長，界面中承載的內(nèi)容越復雜，老年用戶獲取信息需要的時間越久。

（三）家居環(huán)境要素與老年人情緒變化關(guān)系分析：居住環(huán)境包括聲環(huán)境、光環(huán)境、溫度環(huán)境等，分析以上這三點環(huán)境要素對情緒的影響，歸納出環(huán)境要素調(diào)節(jié)閾值和方式，為老年人在家養(yǎng)老提供更愉悅、更具有針對性的體驗。

1.聲環(huán)境：聲環(huán)境是物理環(huán)境中一個必不可少的部分，在進行房間內(nèi)的聲環(huán)境設計時，可通過創(chuàng)造出更加舒適的聲環(huán)境，以此改善居住者的環(huán)境體驗[12]。符號論美學家蘇珊·朗格指出，人的情緒感受與音樂中所存在的形式、結(jié)構(gòu)有諸多相通之處[13]，例如音樂元素中的節(jié)奏、旋律、歌詞等都能給人帶來或快或慢、或高或低、或斷或續(xù)等感受，歌詞的意象會給收聽者不同的感悟和理解。根據(jù)情緒環(huán)狀模型，音樂的激動水平或者稱為強度的高低有專門的學者做過研究，其對應著相應的音樂特征如表2所示。一般來說，音樂的節(jié)奏、旋律、聲音高低等都會影響音樂所表達的含義。音樂的節(jié)奏越舒緩、風格越柔和、歌唱家的歌聲越穩(wěn)定，音樂所表達出來的強度就越低，人的情緒就越平穩(wěn)。反之，音樂的節(jié)奏越強烈，風格越嘈雜、歌唱家的歌聲越慷慨激昂，音樂所表達的強度就越高，人的情緒就容易因此而變得高漲。

2.光環(huán)境：隨著老年人年紀的不斷增長，其腦部與眼部機能在神經(jīng)及生理層面上會逐漸退化，致使其感官開始變得遲鈍，視力隨之降低。當視力下降時，會對減弱對周圍環(huán)境和事物的感知能力，加大對陌生事物的恐懼感，隨著老人視力的持續(xù)減退，會不斷產(chǎn)生孤獨、煩躁、恐懼等負面心理，這對老年人的身體和心理健康尤為不利。老年人對顏色的分辨能力會隨著年齡的增長同時會降低，據(jù)調(diào)查，年齡在70左右的老人顏色辨別能力僅為普通成年人的70%上下，老年人在看彩色東西的時候自然地將該物體的顏色減淡。對老年人來說，波長更長的暖色光源帶來的光亮度會比其他光源更高，因此，老人居住的房間宜采用暖色光，房間里最主要的照明設備光源色溫保持在3200 K上下，局部光源保持在4000 K明亮度上下的冷色調(diào)，用部分冷色調(diào)光源來襯托暖色調(diào)主光源，如表3所示。這樣的照明光源布置不但可以使老人感覺到生理層面的愉悅，光色的溫和也會給老人帶來心理層面的舒適感覺。

3.溫度環(huán)境：老年人隨著年齡的增加，其身體自我調(diào)節(jié)機制也在逐漸退化，對環(huán)境中溫度的變化與針對溫度的自我調(diào)節(jié)能力有所降低，體內(nèi)的新陳代謝變慢，沒辦法及時地通過身體感受來調(diào)整對外界溫度的改變。科學研究表明，當人處于不同的溫度環(huán)境，為了維持人體體溫幅度內(nèi)變化，基本上全身的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，即腎臟系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)等多個系統(tǒng)的相互配合來達成 [14-16]。對溫度感知會受到不同情緒體驗的影響，積極的情緒體驗與熱感覺相關(guān)，消極的情緒體驗與冷感覺相關(guān)。皮膚溫度既受情緒系統(tǒng)影響而產(chǎn)生改變，同時受身體的熱舒適度的不同而不同的一個生理變化。國內(nèi)外許多相關(guān)的專家學者，對熱舒適度與皮膚溫度的相關(guān)性進行了探究，如表4所示。

三、基于情緒識別的主動式情感交互設計策略

隨著物質(zhì)生活水平的顯著提高以及審美觀念的不斷變化，人們選擇產(chǎn)品的動機不再局限于產(chǎn)品的性能上，在產(chǎn)品應用和欣賞過程中對于精神價值以及交互體驗的更高追求為產(chǎn)品的情感化交互設計提供了發(fā)展的新機遇。本文基于情緒識別技術(shù)可以通過檢測老年人身體變化的生理指標，獲取其情緒狀態(tài)，根據(jù)情緒狀態(tài)讓智能家居產(chǎn)品作出相應參數(shù)調(diào)節(jié)，可以及時回應并緩解負面情緒，獲得更好的情感體驗。因此通過分析環(huán)境要素與情緒變化之間的關(guān)系，構(gòu)建了老年人主動式情感交互系統(tǒng)框架，如圖1所示，通過建立情感需求獲取模型來識別用戶情緒，系統(tǒng)在監(jiān)測到老年人情緒狀態(tài)后，輸入至智能終端平臺，終端平臺根據(jù)情緒狀態(tài)對居家環(huán)境中的智能設備進行智能調(diào)節(jié)，使智能家居設備可針對情緒作出相應的反饋。

本文從情感需求、交互體驗以及情感化設計三個方面總結(jié)出適合老年用戶的主動式情感交互策略。

（一）構(gòu)建情感需求獲取模型：基于情感需求獲取的老年人交互性產(chǎn)品可以很好地指導他們的生活走向、調(diào)節(jié)他們的生活節(jié)奏，產(chǎn)品的應用同時也與環(huán)境相契合。所以識別到老年人的情緒變化，獲取他們的情感需求從而進行情感交互是十分有必要的。

通過可穿戴設備從多個維度收集目標人群生活表現(xiàn)的細粒度感知度，采用多層面數(shù)據(jù)標志融合采集方法，通過支持向量機、隨機森林等區(qū)分法，以環(huán)狀情緒模型為基礎，根據(jù)老年人的生理信號（心率、皮電）和人體姿態(tài)信號來識別老年人的基礎情緒，在基礎情緒獲取的基礎上研究情感需求獲取模型。情緒識別框架流程圖，如圖2所示。

在獲取老年人情感需求的基礎上，進行情感交互設計能滿足不同老年群的使用需求，讓老年用戶在使用時獲得滿足感。同時老年人的個性化需求被實時收集，并根據(jù)所處的環(huán)境、情境進行推理，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)和智能環(huán)境設備隨之作出反饋，讓產(chǎn)品更好地服務于用戶，用戶可通過實時反饋來改善和調(diào)節(jié)情緒狀態(tài)。

（二）融合多通道交互方式：融合多通道交互方式，用戶對于產(chǎn)品的操作將不再局限于單一的某種方式，而是能夠根據(jù)不同的環(huán)境、不同的條件自由選擇適合的操作方式來實現(xiàn)與產(chǎn)品的交流溝通。現(xiàn)在的家用電器種類繁多，操作過程復雜，需要設計利用多通道的交互方式，平衡產(chǎn)品復雜程度，提高產(chǎn)品的易用性。選擇多通道的交互形式，更要考慮產(chǎn)品的服務情境，挖掘服務設計思維下的潛在服務觸點，開發(fā)創(chuàng)新形式的多通道交互內(nèi)容。除了原本的老年人自主使用家電產(chǎn)品外，還可以增加語音助手、手勢觸控、家電自調(diào)節(jié)等交互方式，為用戶使用設備提供了快速、有效、直觀的方式，降低了產(chǎn)品使用難度。

通過分析環(huán)境要素變化下老年人的情緒變化，劃分出情緒等級，終端平臺獲取到老年人的情緒信息后，會根據(jù)老年人所處的情緒狀態(tài)控制家里的智能電器，包括空調(diào)、燈具、音響、空氣凈化器、加濕器等，調(diào)節(jié)至對老年人當前情緒狀態(tài)對應的環(huán)境模式，為老年人營造一個舒適、愉悅的環(huán)境，也可以避免自行調(diào)節(jié)環(huán)境要素不當造成老年人身體不適的問題。充分考慮老年人群的生理及心理特征與需求，同時也減少了老年用戶的學習成本，提升在交互過程中的用戶體驗和服務體驗。

（三）實時多維交互反饋：實時多維交互反饋流程圖，如圖3所示。采集到用戶的情緒和情感需求；傳輸?shù)浇K端平臺，終端平臺根據(jù)情緒閾值進行相對應的情感交互反饋，將監(jiān)測到的老年人情緒數(shù)據(jù)進行收集分析，同時根據(jù)監(jiān)測到的情緒狀態(tài)來自動調(diào)節(jié)環(huán)境參數(shù)（如：溫度、亮度、聲音、空氣質(zhì)量等）；若老年人的情緒變化幅度較大，較不穩(wěn)定，終端平臺會反饋到可穿戴設備對老人進行提醒，同時也會通過App反饋給緊急聯(lián)系人。從改善當前環(huán)境要素、對老年人自身進行提醒、與親友的互動三個維度進行反饋，實現(xiàn)人-機-環(huán)境的多維互動。

老年人隨著年齡的增長，在健康狀況日益下降的同時也伴隨著社交范圍的縮小，在家庭中的作用和地位也在發(fā)生轉(zhuǎn)變，這使得老年群體會更加依賴家庭。老年人的主觀幸福感不僅僅來自于自身的健康和經(jīng)濟狀況，子女的關(guān)懷也將直接影響老年人的主觀幸福感。實時多維交互反饋不僅可以使老年人居家養(yǎng)老環(huán)境得到改善，還可以通過親友互動的督促提醒使家庭成員間的親密度提升、情感表達增多，家庭氛圍更和諧，對老年人的積極情感、身體狀況都會產(chǎn)生積極影響。

結(jié)語

主動式情感交互通過實時感知到老年人的情緒進行智能反饋和調(diào)節(jié)，在適老化智能產(chǎn)品中具有較好的應用前景。本文針對老年人居家養(yǎng)老問題和需求，通過分析情緒識別、情感交互、環(huán)境要素變化與情緒變化之間的關(guān)系，提出了基于情緒識別的老年人主動式情感交互設計策略，包括構(gòu)建情感需求獲取模型、多通道交互方式融入智能家電和實時多維交互反饋。研究成果能夠為設計開發(fā)人員提供老年人情感交互設計方面的方法及策略參考，通過完美舒心的服務體驗讓老年群體在生理層面與心理層面感到愉悅。