健康老龄化视角下智能家居产品交互设计研究

周莉 李秀

关键词：健康老龄化 智能家居 无界面交互 情感交互 主动交互 健康养老

前言

全球人口出生率的降低以及整体寿命的延长，许多国家进入人口老龄化阶段，人口老龄化将会从供给端和需求端两个角度，对消费需求和产业结构都产生较大影响，人口老龄化的结构变革推动着产品设计痛点的转变。在数字时代下，智能家居产品与老龄人之间人机交互的协同性成为设计与发展的趋势。文章以健康老龄化为视角点，剖析智能家居产品的交互特性，结合智能家居设计现状与案例，提出“健康养老”为主题的智能家居产品的交互设计策略，以提高老龄人在操作智能家居产品时交互过程的协同度，探求人机互动中以老龄人健康为导向的交互设计新范式。

一、研究背景

根据《2021年度国家老龄事业发展公报》可知，全国65周岁及以上老龄人口约2亿，占总人口14.2%，老龄人口抚养比高达20.8% [1]。人口基数大、发展速度快是中国人口老龄化典型的特征。上个世纪末，世界卫生组织（World Health Organization，WHO）在《关于老龄化与健康的全球报告》提出“健康老龄化”（Successful Ageing）应对生理健康、心理健康、适应社会良好的人口老龄化问题[2] 。但目前健康老龄化的定义缺乏统一标准，单一、片面地以老年人是否患病为标准去评判其健康状况是不客观的，而应该从生理、心理、社会认知多层面进行研究。老龄用户的内在功能（体力和脑力）以及功能发挥（功能和环境）进入复杂阶段，其生理、心理以及社会范畴等相关功能下降以及产品的不适应意味着会遭受到生活挑战，因此通过对老龄人使用的智能家居产品进行优化和升级，改善老龄人能力衰退问题、减少潜在的社会隔离风险是必要的，也是目前智能家居产品的发展趋势。从健康老龄化的视角归纳老龄人使用智能家居产品的交互设计策略与方法，提高对老龄群体健康的关注度，设计老龄人需求相适应的产品，是促进老龄人应对这一系列挑战的关键因素。

二、老龄人智能家居产品中交互设计形式与应用

（一）智能家居产品中交互设计形式：随着时代发展，交互设计成为用户体验要素的集合，其定义了多个个体沟通的内容与结构，形成双向信息的交流与互动，不再是以界面为单一研究对象。当前交互设计基于多维度跨界知识优化智能家居产品设计系统，主要体现在用户指令输入、输出形式表达、多种模态信息传达等。交互设计在智能家居产品中形式包括触觉交互、语音信息传达、大数据集合和生理信号交互等类型。此外，智能家居产品交互形式还可分类为接触式交互与非接触式交互[3]，触控式需要用户物理触碰产品外界面通过手指或手的触控来进行操作，由于其操作简便，对环境要求不高，也不需接触设备就可以进行控制和信息输入，帮助老龄人群体获得更加便利的操作体验，所以得到广泛应用。非接触式交互是通过多传感器融合的方式实现精准的感知，如动态捕捉、声音识别和热能量感知等。可以在不与老龄人直接接触的情况下，实现高效的交互，但它们都存在一个共同的缺陷：感知精度低。

（二）交互设计在老龄人智能家居产品中的应用分析：老龄人智能家居其核心是围绕着老龄人需求进行展开，数字技术的发展驱动智能家居产品量化与质化的再升级，如可自动调节灯光的窗帘电机、可自动调节空调温度的空调伴侣、智能拐杖和智能血压手表等，提高了老龄人生活品质。国内智能家居产品主要集中在华为、小米、美的等品牌的设计研发上，如华为的智慧家居系列，是一个集成了多个IoT品类的综合平台。华为全屋智能系统可以根据用户所需设定安全防护功能，通过智能摄像头24小时的监测照顾老龄人，面对老龄人突发意外进行手机弹窗提醒。子女通过华为手机、平板、 PC以及智慧屏等智能终端，与华为智能家居中的设备进行互联，通过接触式的触控及语音的方式交互，让老龄人和家人实现双向互动，降低未知风险发生却不能获知的概率，并配合华为智慧生活 App 支持多种个性化场景的自定义，实现全屋智能控制，如图1。

从交互设计的角度分析，在技术上，华为智能家居的交互方式操作方式简单，减轻老龄人在操作过程中的负担感；在硬件上，华为智慧家居通过软硬件结合，通过人工智能识别实现对老龄人的需求服务，从而让老龄人体验到更加人性化的服务。但是华为智能产品目前还处于被动交互层面，老龄人复杂的机能因素致使少有设计师能设计出符合老龄人需求的产品。

三、老龄人智能家居产品用户画像分析

随着新兴技术的发展和互联网技术的广泛普及，老龄人的生活也发生了很大改变，对智能化产品的需求与接受度也不断增长，老龄人的智能家居产品成为新的消费热点。但老年群体存在一定特殊性，如记忆力下降，行动力明显降低、社会活动参与少和情绪起伏不定等。这些问题直接或者间接地影响着老年人，导致老年人与健康老龄生活脱轨。因此，文章针对老龄群体进行用户画像分析，将从生理特征、心理状态、社会认知三个角度进行阐述。

（一）生理特征：老龄人生理机能多方面衰退，如五感衰弱、免疫下降、肌肉萎縮等。

1.五感系统 老龄人的听觉、视觉、触觉、嗅觉和味觉相比较青年大大降低，其衰退的主要原因是中枢神经的合成代谢减退，导致感知能力下降。2.身体机能 老龄人肢体活动性较差、骨质易疏松，身体上容易出现多发疾病，如肩周炎、关节炎等。同时老龄人体力差、易疲劳，不能从事过长的体力劳动。3.神经系统 由于老龄人脑细胞的合成更新速率慢，导致老龄人接受新事物能力差且记忆力衰退，因此老龄人容易产生抵触心理。

老龄人在身体控制方面的精确性逐年下降，面对基本的居家生活操作，老龄人有独自一人难以处理的困境。生活方式中好坏因素也影响着老龄人的健康体貌，如饮食是否规律、吃药是否准时、生活环境与作息是否健康等。身体机能的衰退影响着老龄人对智能家居的使用，在进行智能家居产品交互设计时，基础要素应当考虑老龄人的生理所需。

（二）心理特征：老龄人随着时间变迁心理特征也从结构上产生了转变，易出现孤独感和失落感。

1.孤独心理，老龄人经过社会岗位的退离、配偶亲人好友等的离世且子女无时间陪伴，容易产品孤独感，大量表现为精神上的萎靡、自我封闭等状态，使老龄人的思考能力与判断能力反应迟钝，加速衰老，患上老年痴呆。2.抑郁心理，老龄人得心理状态由于生活上得困难，引起心理上得变化，如对社交没有兴趣、认为自我没有价值等悲观看法。

身体机能的退化和部分认知功能的下降使的老龄人的个人存在需求价值削弱，至此容易诱发精神疾病如抑郁症、焦虑症等，影响着老龄人得生活状态。研究结果表明，老龄人积极得心理状态，会帮助老龄人获得健康得生活方式，对于新事物的接纳度也会更高。[4]

（三）社会认知：老龄人在社会属性的地位上与社会发展接轨认知上表现为面对新的事物接受慢、社会活动参与少等，老龄人认知加工的特点有：

（1）知觉速度减慢，信息加工速度减慢，导致注意不容易集中。（2）推理能力下降，随着年龄增长，老龄人对新知识、新概念的理解力不断下降，学习变得更加困难。（3）认知能力下降：表现为对社会新信息的分析、综合、推理和判断能力下降，由于老化过程中各种神经退行性疾病等原因，因而接受社會能力衰弱，对事物的把握能力不足。

退休、身体素质下降等因素让老龄人获取更多可支配时间与精力去追求梦想与享受慢节奏生活等，与此同时，老龄人与社会接连的中断让老龄人失去生活重心，失去生活的奋斗目标。在未设置新目标前，过多的自由分配时间也会让老龄人陷入自我价值怀疑与低迷的状态中。稳定社会关系逐渐消磨，社会带来的个人价值也逐渐瓦解，易导致老龄人陷入社会隔离困境，诱发老龄人身心疾病形成恶性循环。由于衰老带来的认知退化，如信息处理速度下降和记忆力衰退等，致使老龄人在接受社会公众信息与反馈时往往呈现负相关。因此在老龄人家居生活中急需外界手段辅助老龄人保持社会接连黏性，建立新型社会关系，从而达到动态平衡的健康老龄化状态。同时研究表明，积极的社会参与是延缓认知老化、维护老年人认知功能的重要因素之一，较高的社会参与度可以多角度的提高老龄人健康状态。[5]

四、“健康养老”智能家居交互设计策略构建

老龄人生理衰退、心理转变与社会认知的不接洽，容易诱发老龄人多方面的疾病。KUIJER L认为，鼓励老龄人干活会增强身体素质、心理状态以及社交能力，获得健康的生活状态有助于减缓衰老。[6] 基于此帮助老龄人以健康的状态适应社会变化，维持晚年生活至关重要。老龄人用户需求的结构特征驱动着智能家居产品中交互设计策略的建构，通过多角度了解老龄人用户特征，探索智能家居产品交互设计赋能老龄人健康生活品质的可行性，如图2。

文章基于健康老龄化视角，分析老龄人用户画像，提出通过老龄人需求特征与智能家居产品的交互关系，从无界面交互、情感交互以及主动交互上展开对老龄化智能家居产品的探索，首先，基于老龄人身体技能的衰退，五感的弱化，融合无界面设计，从提高老龄人操作效率，降低老龄人投入度来补偿老龄人的生活能力。其次，针对于老龄人心理特征，在无界面交互设计的基础上，注入情感识别交互设计理念，帮助老龄人克服孤独感，形成一定的情感代偿。最后，面对老龄人和社会层面脱轨因素，提升智能体的交互设计中主动交互的设计理念，设定社区模块，根据用户需求主动推送社会实时热点来提升老龄人与社会黏合度等。基于此，让智能家居产品从操作、陪伴与信息输出三个角度给予老龄人健康生活状态与方式，如图3。

需要注意的是，这些策略并不是完全独立的，且具有一定重叠性。在运用的时候，可以将其分为单一的，也可以将其组合在一起。此设计策略仅为设计师提供设计思路，需要具体问题具体分析。

（一）智生补偿性——无界面交互设计策略：生理上五感的变化致使老龄人在智能家居交互中往往会有“力不能及”的感受，目前，大部分智能家居产品设计通过图形用户界面（ Graphical User Interface，GUI）与设备交互传递信息。Golden Krishna在《无界面交互——潜移默化的UX设计方略》提出Zero UI交互设计理念，其设计原则为：不让用户手动输入信息（如填写表单字段和浏览网站导航），而是采用自动的、感官的、基于信号的机器输入方式。[7]其设计理念不在扁平化或者拟物化，也不在于网页应用或者移动应用，致力于追求无界面解决方案的最佳结果，不分散用户的注意力，聚焦信息的传达。

智能体对生理机能补偿性交互设计策略，主要是探索无界面交互设计对老龄人生理机能代偿，帮助老龄人提升智能家居交互中的体验。老龄人在目前的智能家居产品中易于产生畏难心理，主要原因在于智能屏的图标符号新颖、文字较小不明显与操作流程复杂等。而面对这些困难，基于无界面设计理念，在老龄人设计过程中可以通过对文字特征（字号大小、加粗、有无下划线）、图形符号（简洁、色彩高饱和）的设计来加强视觉信息的输出。而面对操作流程，可以采用多信息渠道代替单一信息渠道进行传达，如同时通过语音指导和箭头指向图标变大等形式与老龄人交互。为老年人提供适老化的智能家居服务。在智能家居设备上，以“AI+ IoT”技术为基础，依托人工智能、大数据等技术，让老年人可以通过语音、触控等方式进行控制，并可以通过语音和手势的交互方式与家中的家电设备进行互动。例如在餐厅就餐时，可以通过语音指令控制灯光、空调等设备的开关；在浴室洗澡时，可以通过语音指令控制热水器等设备。

基于老龄人的痛点，无界面交互改变了传统的用户界面交互方式，规避了老龄人不会操作智能家居的弊端，这种方式的交互比传统图形用户界面更加自然。总的来说，智生补偿性交互设计策略设计原则为通过优化产品功能从而促进老龄人获得健康正向的生活状态，见图4。

（二）智心陪伴性——情感交互设计策略：根据《中国大城市城区70 岁及以上独居老人状况和需求调查》可知，约60%以上的老龄人感觉孤独[8]。老龄人拥有一个健康的心理状态，会直接影响到其身体机能以及社会信息的接纳效率，如配合治疗、积极接纳生理行动不便与社会发展带来的影响等，选择运用情感交互设计理念，设计具有陪伴性功能的智能家居，提高老龄人独处时的良好情感体验。

在2022年“第二届中国情感计算大会”（The Second ChineseConference on Affective Computing，CCAC 2022）上，山世光研究员介绍了在后人脸识别时代下计算机视觉为测量或评估人类生理和心理信号相关任务带来的新机遇[9]，情感计算是人机交互的垫脚石，情感交互通过计算机从语音、图文、视频等大数据捕捉、识别与分析人类情感，促进人机协调交互信息传达。当前基于情感交互设计的研究正在逐步发展，基于此，针对老龄人心理需求耦合情感交互设计理念，从三个层面进行设定。

（1）情感＋大数据，应用大数据技术收集老龄人心理需求调查报告，对部分老龄人进行实际访谈，分别从质性与量性上收集老龄人的产生孤独情感的原因，分析老龄人群体孤独因素数据，精确得出老龄人所需陪伴的需求，从数据驱动智能家居交互设计思维，切合老龄人生活习惯，让智能体与老龄人互动陪伴达到情感补偿。（2）情感+仿生学，基于生理信息的情感识别技术是切实可行，可设定智能家居仿生人体的基本形态，识别老龄人表情与語气既而感知老龄人的情感，再生成与之对应的表情与人进行生动交互沟通，如设置舞蹈程序、主动问候等板块，从形态与传达方式上使老龄人产生沟通亲切感。（3）情感+多模态，单一听觉或视觉识别难以捕捉老龄人情绪，依托AI多模态自然交互和多场景学习两方面技术，从多种感官与动态上捕捉老龄人状态，获取信息表达数据。通过智能机器人，精准定位老龄人生活习惯，设计符合其生活需求的模式，面对老龄人独自在家，可以通过动态识别、温度识别、语音识别等多模态信息收集，准确获取老龄人意图与老龄人沟通交互，缓解老龄人孤独情绪。

考虑到老龄人情感的复杂性，了解老龄人的产生孤独感原因，从情感交互角度，设定智心陪伴性设计策略，从大数据分析、多模态信息融合以及仿生形态与传达形式上提供陪伴性的智能型家居产品。

（三）智识连接性——主动交互设计策略：2021年，《中共中央国务院关于加强新时代老龄工作的意见》正式将“老有所为”融入政策实施，其强调，要把积极老龄观、健康老龄化理念融入经济社会发展全过程，并将“促进老年人的社会参与”单独作为一部分内容。[10]研究表明，积极参加社会活动对老龄人认知衰退有明显的缓解效应。[11]针对老龄人行为特征如反应能力、记忆能力和学习能力等的降低，可以通过提供老龄人与社会活动黏合性，促使老龄人获得健康且积极的精神面貌。

智能体主动与用户交流与沟通是人机交互的发展趋势。安索帕指出，主动交互技术即通过读取用户感受和生理特征，给予人性化反馈和预测，即满足用户需求判断和意图预测为目标。如2020年底，百度发布了在小度机器人上开展了一项关于主动交互技术革新的研究成果，让消毒机器人能理解当前场景发掘用户潜在意图，主动发起第一步交互，引导机器人主动发出包含表情、动作、丰富话术的反馈，带给用户更加舒适自然友好的体验。

老龄人的社会认知适应能力是影响健康老龄化的关键因素之一，而老龄人社会认知适应能力又取决于老龄人与外部环境之间的关系。当老龄人与外部环境之间缺乏联系时，他们的社会认知适应能力就会减弱，从而增加老龄人的健康风险。例如，患有阿尔茨海默病的老龄人可能会与家人和朋友疏远，并且失去社交和参与社会活动的意愿；独居或以家庭为中心的老年人会缺乏与他人互动的机会，从而导致他们的社交能力降低等。因此我们需要增强老龄群体的社会互动，如增加与家人、朋友、邻居之间的交流和互动，鼓励老年人与其他群体进行合作和互助，从而实现老年人自身与社会环境之间的良好互动。基于老龄人的弱社交特性，设计老龄人智能家居交互时，必须关注到这种社会连接和自治性，包括人际信任、社会关系网络以及社会关系资源。

基于主动交互连接性设计策略来建立“社区+智能家居+公共服务”的新型养老主动服务体系。随着老年群体的增多，老年人的社交需求也随之增多，对于智能家居产品来说，不仅要考虑到老龄人对智能化产品的需求，更要关注到老龄人在智能家居产品上的社交需求。主动交互设计策略即根据用户所在区域，以社区为平台、以居家为基础、以大数据为支撑、建立智慧健康管理为纽带的综合型社区居家养老主动服务体系模块，社区居民通过大数据获取根据个人需求所推送服务信息，实现精细化、人性化的养老服务，通过“一键呼叫”功能，主动推送社区周边信息，如在疫情下，社区每日核酸检测时间与地点，生活用品采购的折扣产品和附近文体活动场所等，提升智能家居主动交互设计社区模块的养老服务效率和质量，同时主动引导老龄人进行价值评判，改善老年人的精神文化生活匮乏现状，如智能家居产品可根据老龄人兴趣爱好的图片、文字和视频等内容，集合与精简后，通过语音定时输出干货内容，引导其进行学习，且通过正向的鼓励与有效的反馈，通过设计不同的场景来引导老龄人进行主动互动交流，增加老龄人参与活动来获得理解功能的成就感，避免社会信息封闭与社会脱层，实现老有所享、老有所乐。

结语

人口老龄化结构的出现意味着社会产品的受众群体的转变，在老年人群体中，由于身体机能的衰弱以及无人照料的居住特性，致使老年人对高交互性、高辅助性的智能产品产生一定需求。然而部分智能家居产品只是注重到形式与功能需求，但是心理需求与认知层面的产品还有所欠缺。因此对智能家居产品交互设计策略的探索，智能家居产品与老龄人介于交互理念耦合，以“健康老龄化”为需求进行的智能家居交互设计开发与研究注入新兴动能，相互制约相互影响推进螺旋式上升交互结构，大数据获取老龄人生理局限性、心理接纳度和社会认知能力设计合理化智能家居产品的功能与形式的交互特征。解决老龄人对日常生活的部分需求，让老龄人减轻生理衰退带来的挫败感，以及获得关注注入情感补偿。