智能家居产品有序主动交互设计策略研究

张凌浩

关键词：主动交互 智能家居产品 设计变革 交互设计 有序主动

引言

设计与科学技术的发展密切相关。从无界面时代的控制台指令交互阶段，到个人电脑时代的鼠标、键盘交互阶段，再到移动互联网时代的触摸屏幕交互阶段，可以说，由交互体验革新引发的科技变革推动了整个科技发展的进程。人工智能时代，主动交互成为新兴设计与发展趋势。基于此，本文探讨了主动交互的概念与特性，剖析了移动互联网时代智能家居场景中的主动交互表现。结合设计现状与前沿案例，归纳出由主动交互介入智能家居领域所带来感知、显示、控制和理解四个维度的变革。同时，对主动交互设计的目的性加以考量，并以此构建有序主动交互设计原则与策略，进一步增强了用户对于智慧场景的体验，从而引领新的设计趋势。

一、主动交互的概述

（一）主动交互的基本概念

交互系统由系统、用户、输入、输出构成[1] ，系统能够被动或主动地与用户进行沟通。而“输入-响应-输出”循环长久以来都是人机交互的基础。在这个循环中，人作为目的的输出方，负责对机器表达。而机器作为结果的反馈方，则负责计算。由此可见，在传统的交互系统中，人始终是主动的，其主动性行为决定交互的进程，而机器始终是被动接受信息，并执行任务的客体。

机器通过人工智能赋能成为智能体，可以使自身的情境感知[2] 和自主认知能力大大提升，也使得机器主动服务于人的交互模型[3] 得以有机会构建，人机交互的体验水平也由此得以进一步提升。

对于主动交互，近年来国内外学术界的相关文献均有提及。不同的研究学者和机构从不同维度出发，对主动交互的概念、内涵做出了各自独到而又相互耦合的一些阐述。各种定义无论侧重点如何，都保持了一定的共性，概括来讲即：主动交互的主体是用户与智能体的交互，并且智能体不再只是作为任务的执行方被动回应，也可以作为参与指导和决策的发出方发挥主动性，实现双向交互，主动性也因此由弱变强。

（二）主动交互的特性分析

1.与用户需求契合度高：由于机器学习的介入和知识图谱的建立[4] ，在主动交互设计下的产品更容易在日常交互过程中掌握用户的使用习惯和个人偏好。通过高强度、高频率的互动，与用户最终达成高契合度，从而为个性化和定制化的设计提供可能，由此产出更符合用户需求的交互内容、形式、渠道和场景，也能够让用户感受到真正的便利与舒适。

2.容易在小规模场景内实现：主动交互无疑是自然的、智能的。从目前来看，其更容易实现的场景为智能家居与智能驾驶场景，它们有如下特点：一方面，用户数量少且相对固定，例如家居场景的主要用户为家庭成员;另一方面，用户在此场景下的需求同质性较高且数量有限，主要可概括为开关设备、调节环境、媒体播放、提醒通知等有限类型。“家”和“车”场景中主动交互的实现，使得用户的需求能够在不知不觉中得到满足，有效提升了生活效率和生活品质。

3.以屏幕为主要交互载体：人工智能时代下交互与体验设计的变革不仅是一种进化，更是重构。[5] 随着显示内容和维度的快速增长，无处不在的显示屏幕成为人机交互设计实现的重要载体。数字接觸点拓展了传统的图形交互界面呈现方式并已经成为交互的主体媒介，基于无接触远程的交互形式拓展了交互的距离和空间并逐步在产品中普及，更为简单的信息架构和交互流程用以精确定义用户需求并寻求最优解[6] 。

二、智能家居产品中的主动交互设计表现与趋势

（一）主动交互在智能家居领域的发展

1.单品智能联网控制阶段：早于2000年左右，各大家用电器公司便开始着手设计研发各类智能家电产品。随着互联网尤其是移动互联网普及程度的提高，智能手机终端逐渐普及应用，智能家电需求日益增长。直至2008年左右，单品类家居产品实现智能联网控制。

2.智能硬件接入平台阶段：2012年，随着智能硬件接入家居开放互联平台，智能家电迈入加速发展期。日趋成熟的软硬件等技术使得智能家居平台内各类产品的互通互联得以初步实现，并能够通过信息推送等交互形式为用户带来更好的智能生态服务体验。

3.互联智能场景融合阶段：2014年起，基于场景的智慧家庭解决方案与创新战略纷纷发布，用以实现智能家居平台内不同厂商的产品联动[7] 。博世智能家居系统整合其旗下产品，提供统一平台操控联网设备和服务，并且融入语音交互等高科技交互形式，在家中构建物联网，达成互联互通的交互场景。

（二）智能家居场景中的主动交互功能内容与表现

针对智能家居场景下的主动交互，效用和交流被认为是主动交互的基本属性，即实现任务执行与用户沟通的主要功能的前提，具体包含了教学、规划、控制、通知、提醒、推送、建议和询问等八项功能内容。

根据主动性的不同，产品通常被认为具有强、弱两种功能区分，用以满足不同交互场景的需求。据此，有学者将现阶段家庭智能产品主动交互分为强主动与弱主动交互。其中，强主动交互包含通知、提醒、推送、教学、规划、控制等，其主要依靠产品自身来收集和分析信息，作出决策和发起互动，因此用户的主动性相对较弱。而弱主动则更加需要用户自身发挥主观能动性来引导系统服务，用户作为决策与行动的主要方，降低了机器的智能程度，具体包含建议、询问、自定义设置等功能内容。

在智能家居场景中，产品的主动交互体现在既具有帮助用户处理相关事务的工具性，也承担起与用户进行沟通交流的互动性。因此，由哪一方作为决策与互动的主要发起方、强主动与弱主动功能在主动交互系统中如何分配的问题成为主动交互研究的重点。强主动与弱主动功能的结合无疑能够提升用户对智能家居场景下的产品体验，然而过度的强主动也会带来隐私侵犯与失控等问题。并且，由于主动交互带来的信息超载也会造成用户认知负荷[8] 等用户体验问题，而过多的弱主动则会降低用户的智能体验度和任务执行完成的效率，没有完全发挥主动交互的优势。

为了适应不同的交互场景需求，决策与互动的发起方需要在用户与产品之间进行适时分配，即主动权的交替。本文认为强主动与弱主动功能并不能适用于现有的智能家居场景。因此，在此基础之上本文分类概括了四种主动交互模式，即指令性主动交互、辅助性主动交互、提醒性主动交互和预测性主动交互，见图1。

1.指令性主动交互作为智能化程度较低的一种主动交互模式，大部分情况下均由用户作为决策和互动的发起方，例如控制功能，往往以模块化式、卡片式等表现形式呈现，交互内容的改变也由用户来控制。在云米“云小鲜”系列互动大屏冰箱的烹饪场景中，食谱教学功能比多媒体功能更加重要，因此，在屏幕中只显示歌曲名称和专辑封面等简要信息。只有当用户向上滑动时才会显示更多详细内容，由此避免了过多信息展示对用户产生的干扰，从而进一步提升了用户体验与交互。

2.辅助性主动交互：由机器进行决策，由用户发起互动，用以实现教学、规划等交互功能，常有幻灯片式、蒙层式、列表式等表现形式。谷歌智能助理针对儿童用户增加了“Please”模式，即通过识别用户的年龄阶段，只在收到儿童用户用“Please”来下达交互指令后，会在响应执行前优先给予儿童用户正向的语言激励，从而帮助儿童用户培养礼貌友善的品行习惯。

3.提醒性主动交互则是由用户进行决策，而由机器发起互动，例如通知、提醒、推送等，表现形式有红点式、气泡式、卡片式等。iRobotGenius家庭智能平台为扫地机器人融入“预约建议”和“季节性提醒”交互功能，同时通过对用户的清洁习惯、清洁偏好和智能家居环境等要素进行综合性的充分考量，从而为扫地机器人设置清洁禁区，采用卡片式的交互形式为用户进行清洁计划的合理推荐。

4.预测性主动交互：智能化程度最高的主动交互模式则为预测性主动交互，常在建议、询问等交互功能中体现，并以缺省页及结果页式、互动式、嵌入式等形式出现。作为提供移动情境主动服务的代表，华为情景智能能够根据用户的使用习惯和交互场景进行智能推荐，集合应用建议、智慧搜索、生活服务等快捷页面于负一屏显示，以及动态提供智能场景服务，例如靠近快递柜时手机端会自动呈现快递取件码，实现结合场景主动识别用户需求并作出反馈，如图2。

（三）主动交互驱动的智能家居产品设计趋势

如前文所述，人工智能不断革新着我们与机器交互的方式，而在未来，这种影响将会愈加深远。近些年来，相关学者和设计师们都在试图探索新的交互媒介，优化现有的交互方式，开发用户体验更好的智能化产品。主动交互主要从感知、显示、控制和理解四个方面变革智能家居领域，从而增强人对于智慧场景的体验。

1.以人为本的感知：智能终端具备了强大的感知、获取和分析情境的能力，使得预测用户的行为意图，并自动执行动作或作出相应调整成为可能。感知层面的主动交互应以能够获取更具情感性的用户数据，并生成更细致入微的洞见为重心，从而帮助产品利用个性化的数据信息来提出建议，从而在服务用户的过程中更具创造性。

2.可视信息的显示：随着分离式物理按键和显示设备逐步被一体化触摸屏幕所替代，多屏联动的信息呈现形式日渐普及。显示层面的主动交互能够在感知的基础之上让各个产品以信息共享的方式相连接，实现屏幕物理形式与交互内容的一体化。用户通过操作屏幕传递、共享和切換各个产品之间的内容信息，从而实现跨终端、跨场景、跨系统的互动连接，构建无处不在的互联能力，极大地提升了用户体验。

3.内容共享的控制：人工智能技术的发展使得适用于不同场景的交互通道得以涌现，主动交互打破了单品智能的孤岛效应，形成了以智能平台为载体，不同单品智能互相联系的互联智能场景。在此场景下，设备在各类场景之间无缝对接，形成数据交互、共享的崭新生态，共同提升人们的生活品质。

4.情感互动的理解：人工智能时代，产品不再是冰冷和被动的设备，而是具有感知能力、认知能力、甚至会主动思考的智能体，单纯的控制与被控制的人机关系开始向着更加主动、更加平等的类人交互转化。互联网时代，用户更加倾向于通过可互动的形式来获取信息、作出决策和进行沟通，因此情感体验成为了理解层面主动交互的新命题。

三、智能家居产品有序主动交互设计策略构建

（一）主动交互设计的目的性思考

交互设计作为一种以目的为导向的设计，在关注以为人服务为中心、以主动服务于人为导向之前，必须对其目的性加以考量。结合相关设计趋势与案例，以机器和用户的主从关系为区分，主动交互设计的目的性大致可分为三类，即绝对主动、相对主动和有序主动。

绝对主动是由机器发起，通过判断场景要素和用户状态等信息，及时作出反馈、提供服务。用户作为被服务方负责表达，机器作为决策方参与互动并主导过程。比如，美的Air空间站的主动交互就是一种绝对的主动，强调用户的客观性。通过传感器实时监测温度、湿度、风感、洁净度、新鲜度五个基本气候维度，并综合考虑家庭特殊群体对于空气质量的要求，协同控制管理空气。例如，当系统监测到室内过于干燥时，交互界面将会显示自动开启制热加湿功能形成舒适的温湿度，达到预设的交互场景。

相对主动则更加突出用户的主观性，即基于隐私性和安全性的考量，由用户进行选择、唤醒服务体验，通常以对答的形式呈现，需要用户逐层确认或者否定的菜单式对话。三星Family Hub智能冰箱搭载的人工智能平台Bixby能够针对用户的提问给予更有针对性的互动回答。比如当用户问起Bixby冰箱里有什么食物时，它能够查看冰箱库存并对即将过期的食物给予提醒回答，通过语音和屏幕交互的双重交互表现形式，形成更自然的交互内容。

而有序主动则更倾向于绝对主动与相对主动的有机结合。在实际体验中，面对不同场景，需要与用户多样需求的主观性与客观性、公共性和隐私性等问题相互掺杂，单一的绝对主动会带来隐私侵犯与信息失控等问题困扰，而单一的相对主动则带来智能化缺失与操控难度上升的问题。因此，有序主动交互需要根据场景与用户的需要，适时地进行机器与用户决策与互动主导方的交替，从而更好地迎合“以人为中心”的交互设计理念。故本文提出“有序主动”的概念，作为主动交互设计的目的导向，并进一步探索设计框架与策略。

（二）智能家居产品有序主动交互设计原则

1.根据环境采取适应性策略：在以往的被动交互中，智能体在用户主动发起询问后进行被动响应。而在主动交互中，智能体除进行响应反馈以外，还需要实时根据周遭环境的改变作出相应服务拓展，并对内容与功能服务的进展结果进行追踪，从而形成连续且愉悦的用户体验。

2.关注分析用户的属性：主动交互在实际的设计中需要通过积累用户反馈或主动询问用户关键信息，建立并不断学习与修正用户模型及其相关参数，达到完善与进化的目的。因此，主动交互更加强调通过提升预测用户需求的准确性来进行有效的双向互动。

3.避免信息超载：在主动交互中，智能体会通过自己的判断和预测，主动为用户提供自身认为对用户有用的建议和提示。然而，人工智能毕竟与人类智能存在差距，产品的判断也存在误差，在用户的日常使用中也会出现在不合适的场景下主动发信息或者在短时间内发送超过用户可接受范围的信息，对用户使用智能体产生干扰。因此，需要在主动交互设计中添加信息管控，对交互的形式、内容和出现的场合加以考量。

4.尊重用户个人隐私：智能体为了实现完美的主动交互需要大量分析用户的信息建立用户交互模型，因此在日常交互中会主动收集与用户相关的各种数据。同时，现有的交互形式在多个场景下的表现形式比较单一，未在公共性和隐私性的方面产生区分，因此要在具体的设计中注重主观性和客观性、区分公开场景和私密场景，使用户和智能体在决策在互动中更好地交替完成交互。

（三）智能家居产品有序主动交互设计策略

为了给予用户更高质量的服务体验，人工智能技术在其商业应用的过程中重新关注人的因素。设计介入其中，主要从感知、显示、控制和理解四个方面提倡以人为中心的有序主动交互设计，从而增强人在智慧场景下的体验。本文从可知、可视、可控、可预测四个层次搭建信息架构模型，通过对决策与互动的设计表达，来建立人与智能家居产品之间的信任感，从而实现以人为中心的有序主动交互，见图3。

1.主动打造个性化的交互内容推荐：设计师通过感知层面的主动交互协助预测不同用户在不同场景下的需求，意图实现情感和个性的人性化。一方面，能够利用人工智能技术有效针对用户的个体兴趣进行个性化的内容推荐，在大数据背景下，收集丰富的个体兴趣样本，通过机器学习和人工智能技术的应用，产品越来越注重个性化推荐;另一方面，移动终端设备能够对不同场景的特征有所感知，设计师能够通过感知和分析当前场景的用户需求来进行精准的应景设计，从而提升用户的舒适感和愉悦感。

2.主动提供基于移动互联的多元交互形式：设计师能够根据用户和场景的具体需求，用设计的方式协助提供信息的情境化和多元化呈现。并且，通过上述四种主动交互模式的交替引导，能够符合用户需求的同时优化视觉效果与交互体验，从而简化操作步骤并契合用户的使用习惯，让互动更加高效流畅。多屏联动延伸至移动端，同时智能家居产品和智能终端之间的信息共享，通过屏幕操作实现多屏之间的播放内容传递与互联，实现多系统、多终端的互联，构建无处不在的连接能力。

3.主动建立多通道融合路径拓展更多交互空间：设计师通过建立交互模型融合语音、人脸、手势、生理信号等多种方式，来适应不同情境的用户需要，能够更加便捷精准地判断出用户的真实意图和需求，并適时准确地提供回应与服务。除此之外，在具体的设计中设计师能够通过预设交互场景，并且利用多通道融合的交互路径促成多场景的衔接与切换。

4.主动承担交互角色构建加强信任关系：设计师能够通过洞察用户的情感需求，主动设计智能体的所谓“人设”，即在用户与智能体的互动过程中形成由性格特征、人机关系和基本属性构成的角色形象，来迎合不同类型的用户。通过不断丰富人设的表达维度，从而在交互中与用户建立强耦合关联，通过在交互设计中融入情感化因素更好地促进用户在使用过程中产生积极情绪和愉悦记忆，并进一步提升用户的产品使用意愿和信任包容程度。同时，也充分考量用户对于隐私侵犯、认知负荷等问题的顾虑，在交互设计上避免层级感过重。从长远角度来看，信任关系的建立，能够使得感知、显示、控制和理解四个层面的以人为中心的有序主动交互系统最终构建。

结语

人工智能介入设计领域所带来的不仅是人机交互的便捷体验和更新迭代，更是对人、产品和场景的需求回归。人机互动的方式由此改变，人机关系也得以重新定义，人重新成为交互研究中的重点，这也使基于人工智能的交互设计更具挑战性。从感知、显示、控制和理解四个维度提倡以人为中心的有序主动交互设计，能够帮助设计研究者从可知、可视、可控、可预测四个层次进行设计表达，构建人机之间的信任感，达到一种有序的主动交互，从而使用户获得更加个性化与情境化的增强体验。