老龄化背景下的体感交互容错设计路径研究

刘娜 曹盛盛

关键词：体感交互；老年人；容错设计；行为差错；容错路径

一、研究背景

进入21 世纪，人口生育率的下降和平均寿命的延长，导致人口老龄化成为当今世界人口年龄结构变化的重要趋势，部分发达国家和发展中国家的老年人口大幅增加。体感交互作为新式的富于行为能力的交互方式正在转变人们对传统产品设计的认识，探究新式的行为方式。是一种直接利用躯体动作、声音、眼球转动等方式与周边装置或环境进行互动的交互方式。

（一）体感交互技术的应用加强

体感交互起源于20 世纪90 年代，移动通信的逐渐稳定推动了交互技术的发展。21 世纪以后，智能终端（智能手机、平板电脑）促进了新的交互方式的出现，掀起了人机交互技术发展的热潮。自比尔·盖茨提出NUI 概念至今，虚拟现实、语音识别、体感操作等人机交互新技术应运而生[1]。

Kinect 等体感设备的出现，促进了体感交互的飞速发展。Kinect传感器提供了一个用户界面，用户可以与装置直接进行交互，打破了传统的交互模式，增强了交互的趣味性。近几年，这一交互技术在不同的领域得到了广泛的应用，包括游戏、娱乐、医疗、教育培训等领域。

21 世纪，Kinect 和 Leap Motion 两款体感交互设备推动了博物馆交互展示技术的发展。敦煌研究院将体感交互技术运用到敦煌数字化展示上，用户通过控制手臂来完成全景图的浏览和游戏问答。目前，体感交互集中对设备识别、目标检测、技术应用以及交互系统的可用性、可行性做了细致的研究，体感交互的技术、识别率、交互方式等也得到了明显的改善与提升。

（二）老年人面临体感交互的困惑

年龄是影响体感交互认知情况的重要因素。但是针对不同年龄、生理状况的用户交互的可靠性问题依然存在。比如，老年人由于动作迟缓而做出不当的动作时，导致交互系统触发其他功能。需要在交互方式的容错性设计上考虑老龄化的因素，避免老年人交互的可靠性问题。

从用户角度出发，体感交互的主要研究对象是年轻人群，缺乏对老年用户行为的分析与研究。老年群体具有时代性，传统文化可以满足老年人的情感需求[2]，因此对博物馆、展览馆、图书馆等公共文化服务场所提出了更高的要求。图1 所示，在系统测试中，用户需要完成多种繁复的动作，而老年人脑组织的衰退导致接受新事物的能力下降，这些动作增加了老年人的交互负担。

部分学者通过手势认知实验，研究了老年人对体感交互动作的认知情况。收集了Christine Kuhnel[3] 等人进行的家居环境手势控制研究的23 个操作命令，归纳出“打开”“关闭”“缩放”“调节”和“切换”5 类基本操作命令。选取老年用户和年轻用户作为研究被试对照组，通过实验发现，老年人的手势操作出错率较高，大部分老年被试更愿意使用简单、易懂的手势进行体感互动。[4] 由此看来，如果不考虑年龄因素对手势认知的影响，体感交互很难在老年群体中发展。

綜上所述，体感交互忽略了老年人的使用负担。相关老年人体感交互的研究，也仅验证了年龄会影响交互系统的识别率，强调老年人交互手势容错的重要性。总而言之，基于老龄化背景下的体感交互需进一步研究，要充分考虑老年人的认知和行为习惯，对一般的交互手势进行合理的改良，保证不同背景的老年用户可以顺利地完成体感交互。

二、老年人行为差错容错设计的主要内容

行为差错是指超出某一个允许的范围或导致意外结果的行为。顾名思义，容错设计是一种允许使用者出错的设计行为。起源于计算机领域，其基本思想是由冯·诺伊曼于1952 年提出的，指系统具有一定的修复和容错能力，能够实现高可靠性的目标。

老龄化趋势的加重导致了老年人生活方式的转变，因而对老龄产品设计师提出了更高要求，容错设计作为现代设计中综合性理念较强的设计理念，已经延伸到老年人生活的方方面面，如老年人公交出行、老年住宅、家居产品等。容错性设计的运用主要分为以下两个方面：（1）错误发生之前的容错性预防；（2）错误发生之后的容错性挽回。

（一）错误发生之前的容错性预防

关于第一方面，错误发生之前的容错性预防是设计老龄产品需要考虑的重要一环。市面上的老龄产品从以下3 个方面对老年人使用进行错误预防。

首先，提升产品的功能可见性。如图2 所示，老年人扶手椅，老年人起身时，椅子很容易前倾、栽倒，设计师在椅子的腿部设计了两个档，在扶手的位置设计勾角，辅助老年人起身。该设计通过增加辅助部件防止老年人跌倒，具有良好的功能可见性和感知性，做到了老龄产品的容错预防。

其次，增强产品的感官刺激。使老年人直接、明确地了解产品功能，是减少老年人出错的有效途径。图3 所示，市面上常见的老年手机，采用凹陷按键和凸起按键组合设计，代表手机的功能键和开关键，老年人通过按下按钮得到触觉反馈，从而避免误操作。老年人血压仪（图4）的语音播报和图像提示，有效地防止老年人操作失误。以上的设计案例通过增加老龄产品的感官刺激，避免老年人使用过程发生操作不当行为。

最后，降低学习成本。进入数字化、信息化时代，除了已有的老年按键手机的应用，智能手机也为体力、脑力允许的老年人提供了便利。如2018 年4 月，老年智能手机品牌——卡布奇诺，发布了“小布1 号”老年智能手机[6]（图5）。此款手机界面结构层次清晰，要素统一。可以实现快速拨号和外部播放的功能，大大减轻了老年人的听力负担，降低了老年人的学习成本。

市场上现有的老龄产品显示，提升老年产品的功能可见性和感知性、增加了老龄产品的感官刺激、降低了老年人的学习成本作为容错预防的三个策略，能够帮助老年人有效地预防使用时的错误操作。

（二）错误发生之后的容错性挽回

关于第二方面，错误发生之后的容错性挽回。一个优秀的设计在用户操作出现失误时应给予用户“反悔”的机会。比如Microsoftoffice 等编辑软件（图6），当操作失误时，用户可以使用“返回上一步”的功能，错误较多的情况下，可以多次点击返回按钮挽回损失。大部分的手机（图7）在操作错误的情况下，将恢复到出厂状态，从而完成错误发生之后的容错性挽回。因此，当设计面向老年群体时，增加“撤销、还原”的功能，可以帮助老年人在操作出错的情况下快速恢复、挽回错误。

老年人口的持续增长，使设计师越来越注重从衣食住行上满足老年人的心理、生理需求，容错策略的提出帮助老年人有效地避免和挽回操作中的失误。体感交互在老年群体中的运用才刚刚起步，因此，为了丰富老年人的精神生活，老年人体感交互容错设计需要进一步完善。

三、容错设计原则在老年体感交互上的运用

根据老年人现有的设计案例分析，容错设计原则主要分为引导和提示、限制操作、反馈和帮助、错误恢复、减少负担五大原则。在老年人体感交互设计中，应该以老年人为中心，通过对老年人生理和心理需求的研究，将容错设计原则融入老年人体感交互中。

（一）引导和提示原则：积极图标的吸引

引导和提示原则主要是为新用户和老年人等弱势群体提供有效的文字、图像指引和提示。StepKinnection[7] 是国外的一款专为老年人打造的步伐训练游戏，预防老年人跌倒的风险。游戏中（图8），屏幕上出现的水果为老年人收集的对象，老年人需要完成水果的收集工作。在更高的游戏关卡中，屏幕会出现美元硬币的图案，引导老年人快速移动获取奖励点。该游戏采用水果、美元硬币等简洁的图案，易被老年人理解和接受，可以做到正确地引导老年人进行游戏，体现了容错设计原则的引导和提示原则。

（二）限制操作原则：困难阻止隐患

为了防止老年人在体感交互中出错，限制是必须考虑的方式，通过限制性的要求可以减少错误发生带来的隐患。

老年人身体机能的下降，导致跌倒风险的增加。针对这一现象，Schoene[8] 对一款用于老年人步伐训练的新型锻炼游戏做了研究。该游戏以舞蹈的形式为老年人提供步伐练习，要求老年人按照屏幕指示在踏板上踏步。这款游戏有个独特环节，在游戏不同的时间点，屏幕会出现一个“炸弹”图案，要求参与者要抑制阶跃反应。如果参与者避过“炸弹”，将会顺利进行下一關。反之，“炸弹”会爆炸做出错误提示并扣除相应积分。通过“炸弹”图案提示来训练老年人的反应速度，在一定程度上减少老年人的错误发生率。

（三）反馈和帮助原则：信息精简而友好

现有产品在操作出现故障时，一般的处理办法是图像警示或者较为刺耳的提示音。对于老年用户来说，这种方式没有考虑到他们的心理感受，[9] 会增加老年人的挫败感。

何灿群[10] 等人提出面对老年交互群体，可以运用多种感官渠道来加强信息反馈。在给老年人提供文字反馈时，文字应当少而精，适当地加粗、加大。姚江等人通过研究发现，声音的感官体验可以用于信息反馈，比如My shape 智能健身设备，与电视连接，用户可以在电视屏幕中看到自己的运动姿态。其更具有智能躯体关节识别技术，当用户健身动作做得不到位时，系统会进行语音提示，帮助用户达到高效健身。因此在老年人发生交互错误时，系统应该及时地反馈错误并提供建设性的帮助。

（四）错误恢复原则：自动返回或跳过

错误恢复原则是指系统允许用户犯错，使操作者可以撤销之前的命令，帮助用户在错误发生后快速恢复到正确的状态。

Uzor[10] 等人开发了一种用于老年人运动的认知训练游戏系统。这款游戏的主要目的是训练老年人的反应速度、短期记忆、工作记忆和认知技能。在游戏中，受试者被要求需要在一定的时间内回答问题，如果受试者答题时长超出限制范围，那么答案会被立即视为错误，但是与其他的游戏不同，这款认知游戏会自动进入下一阶段，不会影响游戏的进行，也不会因为上一次的出错而干扰到游戏的流畅度。当老年人在游戏交互过程中出现失误时，老年人认知训练游戏以“返回上一级”和“继续下一关”两种方式进行错误恢复，使老年人顺利地完成游戏。

（五）减少负担原则：记忆、动作和认知负担最小化

减少负担原则是容错设计中必不可少的原则之一，通过减少记忆负担、降低动作要求和减少认知混淆来帮助用户完成操作。

首先，减少老年人交互过程中的记忆负担。在StepKinnection游戏中设置了游戏熟悉环节（图9），老年人可以在游戏开始时选择先熟悉游戏动作，以免因遗忘动作而造成失误。这一环节的介入大大降低了老年人的记忆负担。

其次，降低老年人的动作要求。Mu?oz[11] 等人提出了一种基于kinect 的家庭辅助健康老龄化互动系统，为了使该系统适应老年人身体机能下降的情况，老年人身体倾斜耐受性从5 度扩展到20 度倾斜，这样，老年人可以更舒适地进行肩部锻炼。另一个例子，是为深蹲练习设定的余量进行调整。图10 所示（黑色为标准动作位置），允许老年人动作偏差达10 厘米。两种做法都放宽了老年人的动作限制，方便老年人更加轻松地完成体感交互。

最后，减少老年人的认知混淆。这一点主要体现在体感交互的界面设计上。界面必须简洁直观，色彩对比强烈，主题内容形象易懂，界面风格要保持一致。比如2018 年红点获奖作品TICTACTILE（图11）实现了将用户界面的结构放置在遥控器导航区域中的想法。2022 年李颖等人设计的老年人社交地图（图12）同样遵循了界面可视化的要求，满足老年人的生活和社交需求。

四、面向老年人体感交互容错设计的实现路径

老年人在生活中形成了自己的思维定式，造成学习能力的缺失和认知能力的减弱，相对于年轻人会产生更多失误[12]。因此，在老年人的体感交互设计中，要充分介入容错性的五大原则，帮助老年人预防交互行为差错，以及在操作失误后能够快速恢复并挽回错误（图13 所示）。

（一）“正向引导”路径

思维能力的衰退导致老年人难以理解交互界面信息和体感交互方式，“正向引导”成为连接老年人与体感交互之间的桥梁。如游戏采用美元硬币、蛋糕等易被老年人理解的图标进行交互引导。因此，在体感交互的界面设计上，设计师可以对常见的具有引导性的图标进行提取和再设计，结合正向的词汇标注，在增添趣味性的同时，给老年人带来积极有益的信息刺激。“正向引导”路径强调了老年人的本质需求，保持信息提示与交互方式的一致性，在不增加认知障碍的情况下减少老年人的逻辑思维负担和交互行为出错率。

（二）“反向抑制”路径

“抑制”是防止老年人在体感交互过程中发生错误的重要方式。刺耳的警报声、严厉的图像警示等“抑制”方式在一定程度上会增加老年人的使用负担。目前，为老年人设计的体感游戏中，改进了交互的“抑制”方式，采用害虫、炸弹等具有贬义、反向的图案帮助老年人避免交互行为失误。那么，在老年人体感交互过程中就需要考虑“抑制”路径的介入。可以设计有趣的、具有风险含义的图标锻炼老年人规避风险的能力，通过正反两条路径，鼓励老年人主动探索和挖掘体感交互的功能来实现自我价值，进而提升产品的用户黏度。[13]

（三）“双重反馈”路径

老年人在交互时，系统给予老年人行为反馈的方式比较单一，仅仅给用户提供严厉的声音警示或单一的文字标注。对于老年人来说，这种反馈方式会导致老年人出现不理解、看不懂的状况，从而引起负面情绪。这就要求设计师应注重面向老年群体的信息反馈设计，在交互过程中增加温和、易懂的语音提示和清晰、简洁的文字注明。当老年人需要帮助时，体感交互系统会发出提示音。同时，交互界面会弹出清晰、放大的文字提示，为老年人提供双重的反馈和帮助路径，可以激发老年人参与体感交互的兴趣，是老年人顺利进行交互的重要保障。

（四）“返回/ 跳过”路径

老年人在交互时很难避免错误的发生，交互系统不仅要具备容错预防功能，还要有错误恢复能力。如老年人体感游戏设置了“返回”和“跳过”的容错环节，满足了老年人的真正意图。也就是说，老年人在体感交互中出现失误时，系统需提供“返回”和“跳过”两种容错机制，以便老年人可以有选择地继续进行交互，可以选择返回上一步骤或继续下一步骤，这条路径能够帮助老年人挽回失误，且不影响交互结果，还能激发老年群体进行体感交互的信心。

（五）“减负降标”路径

老年人记忆力和身体机能的下降，要求在老年人交互时融入容错设计的减少负担原则。文章介绍的两款游戏都从不同角度遵循了减少负担原则。设置交互熟悉环节来减少老年人的记忆负担。因此，在体感交互初始阶段需设置一套详细的操作流程和使用指南。降标指的是降低老年人的认知和行为标准，就是要优化传统界面和降低动作难度来方便老年群体使用。在界面（颜色、文字、图标）设计上，必须保证界面上下风格一致，简潔清晰，减少老年人的认知混淆（图14）；在手势、动作设计上，设计师应设计简洁的手势图标（图15），简化繁琐、细碎的动作，增加老年人的动作包容度来降低操作要求，提升老年人交互行为的操作效率和正确率。从熟悉指南、界面设计、手势设计3 个层面减少老年人的交互负担，给老年人更好的交互体验，让老年群体享受体感交互设计带来的关照。

结语

综上所述，体感交互作为人机交互领域发展的新趋势，目前，缺乏对老年用户体感交互的分析与研究，因此要加快适应人口老龄化的步伐，从老年用户的需求出发，提升老年人的体感交互体验，减少老年群体的交互负担。本文从体感交互容错设计角度，对老年体感游戏等案例进行了分析，总结和提炼了“正向引导”“反向抑制”“双重反馈”“返回/ 跳过”“减负降标”五条容错路径，遵循了容错设计原则，实现了对老年人体感交互的容错预防与错误恢复。在接下来的研究工作中，还需进一步探讨如何有效地进行老年人体感交互容错设计，这就需要实验的介入，探索老年人产生交互错误的影响因素，设计符合老年人的交互动作和手势，使老年群体可以享受体感交互带来的沉浸体验感。