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【第十一届中国用户体验大会】张警吁:智能时代的自然人机交互

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当今时代我们能明显感受到随着生成式人工智能的大爆发,智能时代确实已经来临了,但从用户体验的角度来讲,智能时代的产品一定就能够增加我们的用户体验吗?一些被称为自然人机交互的交互方式,如语音交互、生理计算交互、虚拟现实、脑机接口等等,这些所谓的自然交互界面就能让我们在使用上感觉到自然、舒适吗?


《设计心理学》的作者唐诺曼曾经写过一篇文章,名字就叫做自然交互界面并不自然,他为什么这么说?他讲了一个很核心的问题,交互界面如果设计的不好,没有可用性,哪怕名字上叫自然交互,也不能符合用户的生理心理需求,无法给用户带来好的体验。


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我们自己也开展了一系列研究,发现在当今的智能时代,用户对于自然交互的需求,除了传统的可用性探讨的易学、易用、乐用之外还有更多的期待。比如,用户希望产品能够在不同的环境下都能满足其变化的需求(适应性),希望产品具有生命的特征、包括自主性和能与人发生沟通和交流的能力等等。

可以看到,新时代的用户对自然人机交互提出了更多的要求,那么我们怎么有效设计出这样的产品,以提升用户体验,满足用户的期待呢?今天跟大家分享三个故事,谈谈我们对这个问题的理解和认知。


第一个故事。美国克莱斯勒公司在2014和2015年把著名的吉普大切诺基车型进行了智能化升级。其中传统换挡控制被革新为新的智能档位。这种智能档位拉杆换档之后会自动回到中间,但当时这款设计中用于显示档位的文字很小,颜色变化也不明显,触感也非常轻,所以司机很难确定档位是否挂好。这就导致很多司机在停车后觉得自己已经挂到驻车档,就下车了,结果这时车辆还会继续行驶。由于这个拙劣的智能化改进直接造成了100多起事故和大量投诉,使得克莱斯勒公司不得不被迫召回100多万辆车,造成了巨大的损失。


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大家请注意,这个事情发生在2015年,离现在其实并不遥远,犯错误的还是世界知名的汽车制造公司,为什么他们会犯这样的错误?实际上,如果我们仔细审视哪怕现在的很多产品,仍然可以发现很多类似问题仍然层出不穷。

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这时候我们就要问这个问题,为什么会出现这样的情况?作为一个长期从事工程心理学的研究者,我首先想到的是,能够帮助发现这些问题的理论、方法和标准是不是还没有完全具备?似乎不是。很多理论是成熟的,标准也是有的。就拿我们中国科学院心理研究所工程心理学课题组来说就出版过多本教材并制定过多项标准。我继而反思,是不是我们还没有更好地推广这些理论和方法,让我们的设计师朋友更加有效地掌握?实际上,如果把设计师当作用户的话,我们可以看到,有很多因素使得他们不一定能够系统地掌握这套知识,或在实际产品设计中充分地开展相应的研究分析工作。基于这个认知,我们也做了工作上的调整。除了继续做原创理论的建设和技术方法的改进以外,我们也开始考虑我们能不能直接为广大的设计师服务,这就需要把好的理论和新的技术变成可以为设计师直接使用的工具。

最近我们做了一些工作,比如说我们正在开发一套通用的认知负荷计算和优化方法。我们希望这个工作完成之后,设计师只要输入设计好的界面布局,可以估算出用户使用时的负荷,进一步的还可以做一些自动的优化,自动按照设计师的一些要求调整有关布局。又比如说围绕着字体可视性可读性的问题,我们也开发了一些自动计算和优化的工具,比如设计师在做不同的设计的时候可以输入各种前景和背景界面的参数,我们的这个小工具就可以为他算出匹配程度到底合理还是不合理。此外我们还针对车载HR-HUD如何确定最佳显示位置和纵横比,如何提升触摸屏和动效的流畅体验都开发了相应的工具。目前,我们还在开发诸如车载信息推荐算法,面向安全体验的自动驾驶车控算法等等。也就是说,为了设计更好的智能产品,我们需要将心理学知识充分工具化,把我们的设计师武装起来。这样,他们才能更快、更好、更轻松地设计出新的智能产品。


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第二个故事。这个故事将涉及到智能产品更加本质的特性,也是与传统的人机交互可能存在巨大差异的地方。这是Uber在自动驾驶路测时发生的一起事故,当时自动驾驶汽车没有识别到过马路的行人,车上的安全员也没有持续关注路况,而到最后发现时,已经为时已晚。发生这个事情,自然对Uber乃至其他厂家推行自动驾驶产生了巨大的负面影响。


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虽然已经过去几年,但我觉得这个事故仍然具有很强的代表性,因为它反映了人与具有一定自主性的系统协作时发生的必然冲突。因为系统具有更强的自主能力,所以我们会把原来应该由人做的事情交给它来完成。但交出我们自身工作的时候,我们通常就对它的运行及所运行的环境丧失了更多的觉察,学术上叫情景意识下降。而这个系统有时候——通常是紧急的情况下——又需要我们处理它无法解决的事情,即进行接管。在我们已经丧失情景意识,又需要快速处置突发事件的时候,很多人恐怕都很难做好。从某种意义上来说,这个接管难题,在我们与人工智能交互的过程中将长期存在。


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那么怎么解决这个问题?一条比较主流也是非常直接的思路是开发高效自然的告警系统。当系统出现问题的时候,我们通过各种告警方式,快速提高使用者的警觉性,让他们很快知道环境里正在发生什么事情,人应怎么处置等等。当然,为了开发这套系统,我们要具备一系列的工程心理学知识,比如要告知什么内容,用什么形式进行表达,多种模态之间怎么搭配,时机如何选择等等。围绕这个思路,我们当然也做了很多工作,也取得了一些成果。


但是,我们总觉得这个里面还少了什么。这个思路的基础假设是人已经进入了情景意识丧失的状态,我们只需要想办法尽快把人唤醒。那么有没有办法让人能够一直保持一种基本的情景意识,但又不干扰他自己想做的事情呢?要达到这个目标,就要开发一种新的交互方式,能够让个体对重要的环境信息(如周围路况)有良好的感知,但这种感知不能占用他的主视野,也不能对他想要从事的别的活动有太大的干扰。


有了这个新的视角,很多解决方法就涌现出来了。比如说,我们决定利用外周视野对运动物体和明暗变化的敏感性。想必大家都有这样的经验,在咖啡馆看书的时候,如果有人从你面前经过,由于光影遮挡,你不用抬头看就能知道有人路过,你这时绝不会突然站起来,跟他撞个满怀。基于这个可称为影子隐喻的设计思路,我们为未来的自动驾驶汽车设计了一套新的舱内信息呈现系统。这个系统将能够生成周围车辆的虚拟影子,并把它们以特定的方式投影在车舱内。这样当外部的车辆在运动的时候,这些影子会发生相应变化,而这样的变化可以让我们感知到有车过来。由于外周视野的可视范围较大,所以哪怕用户在做其他的事情,仍然能够保持一定的感知。那么晚上呢?晚上我们还可以模拟后车的光路,那就是另一套新的显示方案啦。


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张警吁等 (2023) 中国专利:ZL202211469876.1


第三个故事是我的亲身经历。有一次我在酒店一楼等电梯,等了很久之后门开了,里面立着一个服务机器人。我看着它,等它出来。它似乎也在看着我,但就是不出来。我们对视了一段时间之后,仍然都没有动静。电梯很小,但我实在等不了了,就费力挤进了电梯。直到我绕到它后面,才从它身上的显示器上看到一行小字,“正在前往7楼”。我讲这个小故事,其实是想说我们在与人工智能交互时,一个重要的问题是如何提升人与机器意图的互相理解。这个问题在很多系统从由人操控转向自主运行,但仍然要与人发生交互时,表现的特别明显。


比如,当司机停下来礼让行人的时候,行人仍不能确定他们能否先走,这时司机做个手势或者给个眼神,行人就明白了。但如果是自动驾驶汽车的话,行人就看不到司机的表达了。这个时候,为了解决与行人等其他道路使用者的沟通,就需要一套被称之为车外交互的显示系统。但现在的车外交互显示技术还有很多问题,比如很多图标系统设计得很难理解,哪怕是比较好理解的文字显示,对最需要它的弱势群体而言,有老人看不清、外国人看不懂、小朋友瞎理解的问题。为了解决这些问题,我们做了一系列的研究,包括怎么建立系统的评估方法,怎么确定最佳可视颜色、怎么构建可理解的图标系统等等。


这些方法都很有效,但我们觉得好像还达不到自然人机交互的目标。我们想找一些新的方式,最好无论什么年龄什么文化的人都能不学就会、一看就懂、多远都看得见,还可以以很低的成本部署。在这样思路的指导下,我们基于人对动物行为的理解能力和感知生物运动的先天优势,设计了一套新型的车外交互显示系统。在这套系统里面,我们录制了一些动物的行为,用以表达起步、停止、让行的意图,再用3D建模让虚拟的动物骨架动起来,最后我们只保留了动物的主要关节,让这些关节以光点的形式进行运动,最后把这些运动的光点显示在车辆外部。在我们一系列的实验中,我们发现这种新型的交互方式,不仅能够让用户很容易理解车辆的意图,让他们感觉很有趣,还有非常远的可视距离。特别的,因为只用了少量的光点来传递信息,所以可以做到部署成本非常低廉。


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张警吁等 (2023) 中国专利:ZL202211469865.3


用户的体验更加自然。我们认为有两条提升用户体验的路径,一种是建立设计要素与用户体验的计算模型,更好地武装设计人员,并开发出能够根据用户特性自动优化其显示方案的智能系统;第二,我们要深刻认识人与智能系统交互的根本问题,并回归心理学的基础原理,以设计全新的交互模式,达到人与智能系统和谐共生的目的。


如果你觉得我们的工作很有意思的话,欢迎来和我们一起探索人与智能系统交互的世界吧。