薛艷敏 徐寶鑫 葛暢

關(guān)鍵詞：老年群體 情緒識(shí)別 情感需求 主動(dòng)式情感交互 設(shè)計(jì)策略

引言

在個(gè)性化需求獲取越來(lái)越容易的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，情感交互是提升用戶(hù)滿(mǎn)意度的重要手段，使人-機(jī)-環(huán)境可以更加自然、生動(dòng)、和諧的進(jìn)行交互。老年人作為特殊用戶(hù)群體，在使用智能家居產(chǎn)品時(shí)存在較多的障礙，產(chǎn)生負(fù)向情緒同時(shí)對(duì)智能產(chǎn)品產(chǎn)生抵觸情緒。情緒的產(chǎn)生會(huì)伴隨著身體的變化，因此，判斷一個(gè)人此時(shí)的情緒可以通過(guò)聲音、表情、姿勢(shì)動(dòng)作和生理信號(hào)等變化來(lái)推斷。情緒識(shí)別是研究情感需求的基礎(chǔ)，通過(guò)獲取情感信息來(lái)挖掘情感需求，可以實(shí)現(xiàn)更人性化的智能服務(wù)。在對(duì)老年產(chǎn)品進(jìn)行智能化設(shè)計(jì)時(shí)引用情感化交互設(shè)計(jì)，得到老人個(gè)性化情感需求，將此轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)需求，以提升老年群體的滿(mǎn)意度。目前情感交互設(shè)計(jì)多關(guān)注于對(duì)情緒的喚起對(duì)情緒的反饋方面研究較少。因此，本文基于情緒識(shí)別技術(shù)，根據(jù)老年群體在智能時(shí)代下的情感需求，提出面向老年群體的主動(dòng)式情感交互設(shè)計(jì)策略，為智能產(chǎn)品的適老化設(shè)計(jì)提供探索的可能。

一、研究現(xiàn)狀

（一）國(guó)內(nèi)外情緒識(shí)別研究與應(yīng)用：情緒是由特定對(duì)象或情境引發(fā)的一系列反應(yīng)，通常包括主觀感受、肢體表達(dá)和生理上的協(xié)調(diào)變化 [1]。研究表明，情緒會(huì)影響人的高級(jí)認(rèn)知過(guò)程，如解釋、判斷、決策、推理和風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)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(jì)算”是由麻省理工學(xué)院的 Picard 教授在1997年首次提出的[3]，越來(lái)越多的專(zhuān)家和學(xué)者便開(kāi)始了對(duì)情感識(shí)別技術(shù)的深入研究。Susan W.White等人從面孔情緒識(shí)別原理出發(fā)，針對(duì)自閉癥兒童面孔情緒表達(dá)障礙，開(kāi)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(dá)訓(xùn)練系統(tǒng)[4]。D.Yang等人基于面孔識(shí)別，提出一種用于輔助教學(xué)的情緒識(shí)別模型，輔助教師在教學(xué)環(huán)境中關(guān)注學(xué)生情緒變化進(jìn)行教學(xué)策略的變更 [5]。孫佩宏等人提出并建立了一個(gè)可以通過(guò)高興程度、激活性和優(yōu)越性來(lái)表達(dá)情緒的數(shù)據(jù)模型[6]。

情緒識(shí)別是一個(gè)較為復(fù)雜的領(lǐng)域，綜合了心理學(xué)、機(jī)器學(xué)、生理學(xué)以及認(rèn)知科學(xué)等學(xué)科，通過(guò)對(duì)情緒特征進(jìn)行提取，利用識(shí)別技術(shù)進(jìn)行量化分類(lèi)處理、實(shí)施及時(shí)管控和正向引導(dǎo)，促進(jìn)積極正向人機(jī)交互[7-8]。情感化設(shè)計(jì)現(xiàn)已廣泛普及，將用戶(hù)個(gè)體情緒心理因素作為一個(gè)主體設(shè)計(jì)要素來(lái)關(guān)注，把情緒融入到產(chǎn)品及交互方式設(shè)計(jì)中已然成為非常重要的研究方向。

（二）國(guó)內(nèi)外老年人情感交互設(shè)計(jì)研究：情感交互是國(guó)內(nèi)外熱點(diǎn)話(huà)題，安德森在《怦然心動(dòng)：情感化交互設(shè)計(jì)指南》[9]中寫(xiě)道，好的交互設(shè)計(jì)是有吸引力的設(shè)計(jì)，在交互設(shè)計(jì)中加入情感元素可以讓設(shè)計(jì)更有吸引力。1997年，麻省理工學(xué)院（MIT）的羅莎琳·懷特·皮卡德教授首次對(duì)情緒計(jì)算的概念進(jìn)行了解釋[10]，他認(rèn)為，智能產(chǎn)品應(yīng)該是人類(lèi)的“朋友”，而真正的朋友不應(yīng)當(dāng)只有一些機(jī)械的反應(yīng)，而是應(yīng)該能夠理解人，能夠分析用戶(hù)的真實(shí)想法。湖北工業(yè)大學(xué)李敏[11]提出人機(jī)交互的本質(zhì)是人與產(chǎn)品之間的交流。交互是人類(lèi)表達(dá)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(guò)一些設(shè)計(jì)實(shí)例來(lái)證明情感交互的重要性。

情感化設(shè)計(jì)在我國(guó)受到越來(lái)越多的重視，在老年互動(dòng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要考慮到老年人的情感體驗(yàn)。這是產(chǎn)品是否使用方便、靈活、能滿(mǎn)足老年人日常需求的關(guān)鍵。老年人隨著年齡的增長(zhǎng)孤獨(dú)感和自卑感會(huì)加深，迫切需要從外界獲得豐富的情感體驗(yàn)。分析老年人的情感需求，結(jié)合情感化的設(shè)計(jì)，從老年人的生活習(xí)慣和情感波動(dòng)入手，增強(qiáng)老年人居家養(yǎng)老的感官體驗(yàn)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(lái)居家養(yǎng)老的新趨勢(shì)。為更好地滿(mǎn)足老年群體的情感需求，對(duì)智慧家背景下的情感影響要素進(jìn)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(wèn)題主要是由于身體機(jī)能的下降和社會(huì)身份發(fā)生改變帶來(lái)的落差感所產(chǎn)生的。相對(duì)于心理變化，老年人更加需要可以滿(mǎn)足他們心理感受的情緒體驗(yàn)。從老年產(chǎn)品情感化設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，老年人細(xì)微的情感變化都是設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(rèn)知程度也較低，因此在使用過(guò)程中不可避免會(huì)產(chǎn)生認(rèn)知障礙。通過(guò)對(duì)老年群體進(jìn)行深度訪(fǎng)談，將老年人使用智能產(chǎn)品時(shí)存在的限制，歸納為以下三點(diǎn)。

1.應(yīng)用功能復(fù)雜：市場(chǎng)上面向老年人的智能產(chǎn)品，為了使其更具有競(jìng)爭(zhēng)力，在產(chǎn)品的基本功能基礎(chǔ)上額外增加了許多無(wú)用功能。老年用戶(hù)通常會(huì)無(wú)視無(wú)用的功能，選擇性忽略不熟悉的應(yīng)用，對(duì)于功能使用會(huì)猶豫不決，傾向于尋求幫助和教程。在無(wú)法分辨應(yīng)用功能時(shí)，可能輕易就選擇放棄嘗試。對(duì)于老年人來(lái)說(shuō)，學(xué)習(xí)基礎(chǔ)功能已需要花費(fèi)很大精力，面對(duì)功能多樣性帶來(lái)的更多陌生信息和交互動(dòng)作，只能使其產(chǎn)生無(wú)力感。

2.交互流程繁瑣：各項(xiàng)智能產(chǎn)品以及與其相連的設(shè)備載體都有各自的形態(tài)和使用方式，它們之間幾乎沒(méi)有相關(guān)性，功能會(huì)有重疊，甚至每個(gè)應(yīng)用的交互習(xí)慣都不同，動(dòng)作相似的行為在不同類(lèi)別的產(chǎn)品上產(chǎn)生的結(jié)果有很大差別，導(dǎo)致老年人需要面對(duì)更多的操作方式。當(dāng)智能產(chǎn)品中出現(xiàn)多流程交互時(shí)，操作過(guò)程中無(wú)法清晰認(rèn)知當(dāng)前位置，很容易迷失方向，產(chǎn)生記憶混淆，同時(shí)操作步驟過(guò)于繁瑣，老年人依賴(lài)以往的使用經(jīng)驗(yàn)無(wú)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(méi)有充分考慮到老年用戶(hù)，其接受新產(chǎn)品的能力是有限的，功能選項(xiàng)越多，老年用戶(hù)需要了解和選擇的時(shí)間越長(zhǎng)，界面中承載的內(nèi)容越復(fù)雜，老年用戶(hù)獲取信息需要的時(shí)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(diǎn)環(huán)境要素對(duì)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(duì)性的體驗(yàn)。

1.聲環(huán)境：聲環(huán)境是物理環(huán)境中一個(gè)必不可少的部分，在進(jìn)行房間內(nèi)的聲環(huán)境設(shè)計(jì)時(shí)，可通過(guò)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(yàn)[12]。符號(hào)論美學(xué)家蘇珊·朗格指出，人的情緒感受與音樂(lè)中所存在的形式、結(jié)構(gòu)有諸多相通之處[13]，例如音樂(lè)元素中的節(jié)奏、旋律、歌詞等都能給人帶來(lái)或快或慢、或高或低、或斷或續(xù)等感受，歌詞的意象會(huì)給收聽(tīng)者不同的感悟和理解。根據(jù)情緒環(huán)狀模型，音樂(lè)的激動(dòng)水平或者稱(chēng)為強(qiáng)度的高低有專(zhuān)門(mén)的學(xué)者做過(guò)研究，其對(duì)應(yīng)著相應(yīng)的音樂(lè)特征如表2所示。一般來(lái)說(shuō)，音樂(lè)的節(jié)奏、旋律、聲音高低等都會(huì)影響音樂(lè)所表達(dá)的含義。音樂(lè)的節(jié)奏越舒緩、風(fēng)格越柔和、歌唱家的歌聲越穩(wěn)定，音樂(lè)所表達(dá)出來(lái)的強(qiáng)度就越低，人的情緒就越平穩(wěn)。反之，音樂(lè)的節(jié)奏越強(qiáng)烈，風(fēng)格越嘈雜、歌唱家的歌聲越慷慨激昂，音樂(lè)所表達(dá)的強(qiáng)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(jì)的不斷增長(zhǎng)，其腦部與眼部機(jī)能在神經(jīng)及生理層面上會(huì)逐漸退化，致使其感官開(kāi)始變得遲鈍，視力隨之降低。當(dāng)視力下降時(shí)，會(huì)對(duì)減弱對(duì)周?chē)h(huán)境和事物的感知能力，加大對(duì)陌生事物的恐懼感，隨著老人視力的持續(xù)減退，會(huì)不斷產(chǎn)生孤獨(dú)、煩躁、恐懼等負(fù)面心理，這對(duì)老年人的身體和心理健康尤為不利。老年人對(duì)顏色的分辨能力會(huì)隨著年齡的增長(zhǎng)同時(shí)會(huì)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(shí)候自然地將該物體的顏色減淡。對(duì)老年人來(lái)說(shuō)，波長(zhǎng)更長(zhǎng)的暖色光源帶來(lái)的光亮度會(huì)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(shè)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(lái)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(jué)到生理層面的愉悅，光色的溫和也會(huì)給老人帶來(lái)心理層面的舒適感覺(jué)。

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(jī)制也在逐漸退化，對(duì)環(huán)境中溫度的變化與針對(duì)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(méi)辦法及時(shí)地通過(guò)身體感受來(lái)調(diào)整對(duì)外界溫度的改變?？茖W(xué)研究表明，當(dāng)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(gè)系統(tǒng)的相互配合來(lái)達(dá)成 [14-16]。對(duì)溫度感知會(huì)受到不同情緒體驗(yàn)的影響，積極的情緒體驗(yàn)與熱感覺(jué)相關(guān)，消極的情緒體驗(yàn)與冷感覺(jué)相關(guān)。皮膚溫度既受情緒系統(tǒng)影響而產(chǎn)生改變，同時(shí)受身體的熱舒適度的不同而不同的一個(gè)生理變化。國(guó)內(nèi)外許多相關(guān)的專(zhuān)家學(xué)者，對(duì)熱舒適度與皮膚溫度的相關(guān)性進(jìn)行了探究，如表4所示。

三、基于情緒識(shí)別的主動(dòng)式情感交互設(shè)計(jì)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(dòng)機(jī)不再局限于產(chǎn)品的性能上，在產(chǎn)品應(yīng)用和欣賞過(guò)程中對(duì)于精神價(jià)值以及交互體驗(yàn)的更高追求為產(chǎn)品的情感化交互設(shè)計(jì)提供了發(fā)展的新機(jī)遇。本文基于情緒識(shí)別技術(shù)可以通過(guò)檢測(cè)老年人身體變化的生理指標(biāo)，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(yīng)參數(shù)調(diào)節(jié)，可以及時(shí)回應(yīng)并緩解負(fù)面情緒，獲得更好的情感體驗(yàn)。因此通過(guò)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(dòng)式情感交互系統(tǒng)框架，如圖1所示，通過(guò)建立情感需求獲取模型來(lái)識(shí)別用戶(hù)情緒，系統(tǒng)在監(jiān)測(cè)到老年人情緒狀態(tài)后，輸入至智能終端平臺(tái)，終端平臺(tái)根據(jù)情緒狀態(tài)對(duì)居家環(huán)境中的智能設(shè)備進(jìn)行智能調(diào)節(jié)，使智能家居設(shè)備可針對(duì)情緒作出相應(yīng)的反饋。

本文從情感需求、交互體驗(yàn)以及情感化設(shè)計(jì)三個(gè)方面總結(jié)出適合老年用戶(hù)的主動(dòng)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(dǎo)他們的生活走向、調(diào)節(jié)他們的生活節(jié)奏，產(chǎn)品的應(yīng)用同時(shí)也與環(huán)境相契合。所以識(shí)別到老年人的情緒變化，獲取他們的情感需求從而進(jìn)行情感交互是十分有必要的。

通過(guò)可穿戴設(shè)備從多個(gè)維度收集目標(biāo)人群生活表現(xiàn)的細(xì)粒度感知度，采用多層面數(shù)據(jù)標(biāo)志融合采集方法，通過(guò)支持向量機(jī)、隨機(jī)森林等區(qū)分法，以環(huán)狀情緒模型為基礎(chǔ)，根據(jù)老年人的生理信號(hào)（心率、皮電）和人體姿態(tài)信號(hào)來(lái)識(shí)別老年人的基礎(chǔ)情緒，在基礎(chǔ)情緒獲取的基礎(chǔ)上研究情感需求獲取模型。情緒識(shí)別框架流程圖，如圖2所示。

在獲取老年人情感需求的基礎(chǔ)上，進(jìn)行情感交互設(shè)計(jì)能滿(mǎn)足不同老年群的使用需求，讓老年用戶(hù)在使用時(shí)獲得滿(mǎn)足感。同時(shí)老年人的個(gè)性化需求被實(shí)時(shí)收集，并根據(jù)所處的環(huán)境、情境進(jìn)行推理，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)和智能環(huán)境設(shè)備隨之作出反饋，讓產(chǎn)品更好地服務(wù)于用戶(hù)，用戶(hù)可通過(guò)實(shí)時(shí)反饋來(lái)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(hù)對(duì)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(lái)實(shí)現(xiàn)與產(chǎn)品的交流溝通?，F(xiàn)在的家用電器種類(lèi)繁多，操作過(guò)程復(fù)雜，需要設(shè)計(jì)利用多通道的交互方式，平衡產(chǎn)品復(fù)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(wù)情境，挖掘服務(wù)設(shè)計(jì)思維下的潛在服務(wù)觸點(diǎn)，開(kāi)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(yǔ)音助手、手勢(shì)觸控、家電自調(diào)節(jié)等交互方式，為用戶(hù)使用設(shè)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(guò)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(jí)，終端平臺(tái)獲取到老年人的情緒信息后，會(huì)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(duì)老年人當(dāng)前情緒狀態(tài)對(duì)應(yīng)的環(huán)境模式，為老年人營(yíng)造一個(gè)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(dāng)造成老年人身體不適的問(wèn)題。充分考慮老年人群的生理及心理特征與需求，同時(shí)也減少了老年用戶(hù)的學(xué)習(xí)成本，提升在交互過(guò)程中的用戶(hù)體驗(yàn)和服務(wù)體驗(yàn)。

（三）實(shí)時(shí)多維交互反饋：實(shí)時(shí)多維交互反饋流程圖，如圖3所示。采集到用戶(hù)的情緒和情感需求；傳輸?shù)浇K端平臺(tái)，終端平臺(tái)根據(jù)情緒閾值進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的情感交互反饋，將監(jiān)測(cè)到的老年人情緒數(shù)據(jù)進(jìn)行收集分析，同時(shí)根據(jù)監(jiān)測(cè)到的情緒狀態(tài)來(lái)自動(dòng)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(tái)會(huì)反饋到可穿戴設(shè)備對(duì)老人進(jìn)行提醒，同時(shí)也會(huì)通過(guò)App反饋給緊急聯(lián)系人。從改善當(dāng)前環(huán)境要素、對(duì)老年人自身進(jìn)行提醒、與親友的互動(dòng)三個(gè)維度進(jìn)行反饋，實(shí)現(xiàn)人-機(jī)-環(huán)境的多維互動(dòng)。

老年人隨著年齡的增長(zhǎng)，在健康狀況日益下降的同時(shí)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(huì)更加依賴(lài)家庭。老年人的主觀幸福感不僅僅來(lái)自于自身的健康和經(jīng)濟(jì)狀況，子女的關(guān)懷也將直接影響老年人的主觀幸福感。實(shí)時(shí)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(guò)親友互動(dòng)的督促提醒使家庭成員間的親密度提升、情感表達(dá)增多，家庭氛圍更和諧，對(duì)老年人的積極情感、身體狀況都會(huì)產(chǎn)生積極影響。

結(jié)語(yǔ)

主動(dòng)式情感交互通過(guò)實(shí)時(shí)感知到老年人的情緒進(jìn)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(yīng)用前景。本文針對(duì)老年人居家養(yǎng)老問(wèn)題和需求，通過(guò)分析情緒識(shí)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(shí)別的老年人主動(dòng)式情感交互設(shè)計(jì)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(shí)時(shí)多維交互反饋。研究成果能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)人員提供老年人情感交互設(shè)計(jì)方面的方法及策略參考，通過(guò)完美舒心的服務(wù)體驗(yàn)讓老年群體在生理層面與心理層面感到愉悅。