人机工程学与情感设计

　　摘要：文章通过讨论人机工程学与情感设计的研究内容，分析了二者在人工智能研究体系下的相互关系，阐明了人机工程学是人工情感设计的一个重要组成部分，从人工情感设计的角度来重新审视人机工程学的研究内容和研究方向，并说明了人机工程学在人工智能学科体系中的位置及作用。

　　关键词：人机工程学；情感设计；人工智能

　　中图分类号：TP18文献标志码：A文章编号：2095-2945（2018）09-0136-02

　　近年来，人工智能从工程领域逐渐渗透到社会生活的各个角落，其重要性和广泛性逐渐成为共识。如果回归科研角度，如何合理构建人工智能的学科体系以促进其发展，就显得更为重要。由于人工智能技术的研究正处于不断的深入与拓展阶段，其学科体系也应在发展的过程中得以完善和确立，所以本文仅对人机工程学在体系中的位置及作用做相关论述。

　　纵观人工智能的研究历史及发展前沿，人工智能与思维科学的联系越来越紧密，一般认为二者之间关系是实践和理论的关系，人工智能是思维科学的技术应用分支。从思维科学的角度来看，知、情、意是人类三种基本的思维形式，如果把相当长一段历史时期的人工智能的发展视作人工认知，那么人工情感和人工意志两个方面将是两个重要的研究热点。而人工情感显然在两个发展阶段中起着承上启下的重要作用。当前，人工情感研究主要包括三个方面：情感识别、情感表达与情感理解，而且在情感识别与情感表達两个方面取得的非常显著的成果，但在情感理解方面仍有待进一步研究。

　　考察生物智能的发展过程，进而考察情感表达的表现形式，这些都会给人工智能的研究带来丰富的启示。从横向来看，各类生物智能都在并行进化；从纵向来看，某一类生物智能无论作为种群还是个体，也是不断地在进化和发展。因此，人工智能及其情感表达也应是这样一个相似过程，所有后发的科学技术都是在前期知识积累的基础上发展而来，尽管速度和形式可能会有区别。所以，在人工智能的观念和知识体系在不断地深入研究和建立起来的过程中，原本看似与人工智能无关的传统的机械设计、制造及其自动化技术，现在从并行发展的角度来回看，却在发展轨迹的某一节点处殊途同归。按照思维科学的知、情、意三个阶段来划分，传统的机械技术知识绝大部分均可以作为人工认知层面的基本组成部分，而与人工智能研究相交叉的与情感有关的领域则可作为人工情感和人工意志的组成部分，如人机工程学即可归结到人工情感设计的体系下进行重新审视。

　　对机械产品设计而言，传统的产品设计技术主要集中在功能性设计上，通过技术经济性、可靠性、结构工艺性及标准化的有机结合，完成产品的使用功能设计，以力学、电学等工程技术为设计要点。但是随着将人和机看成一个系统，人机一体化越来越强调和谐统一，在不断研究和摸索的进程中，诸如人体测量、心理学等学科不断的交叉、汇聚一起，从而构建完成人机工程学的基本学科体系，产品设计中改善劳动条件和提高劳动效率的关注度逐渐加强。显然，在早期人机工程学发展过程中，无论是“让人适应机器”，还是“让机器适应人”，始终是将机器看作是一个从属的、非智能的个体，当然也无真正的、普遍的感情交流与融合。但是随着人工智能技术的发展，大量与人类关系密切的机器开始智能化进程，我们不但需要而且也可能在机器冰冷的外壳里注入智能的灵魂，从而使人、机、环境从智能的角度真正做到和谐统一。如果在传统的设计技术基础上做人工智能方面的延伸设计，则必须构建其人工情感的外在表达方式。正如人类的情感表达，人工情感表达既有其内在一面，同时也应有其外在的一面。人类的情感可以通过表情、声音、肢体、服饰、色彩搭配等外在形式来表达，人工智能亦应如是。

　　人机工程学是构建情感设计的一块基石，也是众多模块中的一个。如同人类自身由于生理和心理等方面的要求而注重自己的服饰、形体一样，在机械设计过程中人们在解决完机械内在的功能性要求后，自然产生提高机械外部适应性的要求。如果我们把一台机械看成是一个智能体，尽管它可能处于智能的不同阶段，但它也总会或最终也由于“心理”或“生理”的需求而要完成其与周围环境的相互适应的任务。我们说人类的情感是对客观事物的态度，反映着客观事物与人的需要之间的关系。人机工程学则是研究人、机械及其工作环境之间相互作用的学科。人类的情感是以“我”为主，反映着“我”对客观事物的需求关系；而人机工程学则是从操作者的角度，来调整机器、人类、环境三者之间的关系。从表面上看，似乎并没有机械的自主参与，但是人机工程学的任务就是先行代替机械完成其表情、声音、肢体、服饰、色彩搭配等的适应性设计，有朝一日实现了机械的自主思维，如同一个失忆的人清醒过来，他就能够迅速的找回自己。所以。如同传统的科学知识都可以集成、贮存在数据库中，成为人工智能知识层面上的基本构成一样，人机工程学也必将是重复这样一个过程。

　　如果把人工智能个体看作是一个类人智能体，那么最终他的情感即是“他”对客观事物的一种态度，反映着客观事物与“他”之间的关系。而人机工程学亦应是研究“他”与人、周围环境之间相互作用的学科。当“他”意识到自己生活和工作在人类和周围环境之间，如果“他”要适应人类和周围环境，“他”就必須学会控制自己、调整自己、改造自己。当前阶段，人类如同其“形象设计师”，这种控制、调整、改造基本上是出于人类的一己之需；但从客观上，又不可能不影响到自己与“他”之间的情感协调。我们规划人工智能体，人工智能体也同时在规划我们。从目前人机工程学研究情况来看，主要是人体测量、人体感知与运动输出、显示装置设计、操纵装置设计、工作台椅与手握工具设计、工作岗位与作业空间设计、事故分析与安全设计、作业环境的分析与评价。上述内容基本上由人来主导。如果从“他”的角度来看，即变成是自己如何去适应人类和周围环境。“我”要了解人类的构造，“我”的外表（显示装置）要能够得到人类的认可；“我”的举手抬足（操纵装置、手握工具等）要与人类的生理习惯相一致；“我”的行止范围要满足人类的心理和生理要求；“我”的存在不能给人类带来危胁和隐患。这些非语言因素是机械表达情感的表层方式，并帮助类人智能体更好地融入人类和周围环境，这些都将是情感表达最直观、最感性的一面。所以，人机工程学对人工智能的情感设计具有重要的意义。

　　从当前人工智能研究现状来看，人工情感设计的内在形式和外在形式依然还是一个热点，在情感识别与情感表达方面取得的成果不应仅仅局限在语音、面部、肢体运动等方面，还应在更广泛的意义上加入人机工程学等学科做更深入的研究。毕竟，传统的工程技术造就了一大批和人类生活密切相关的机械产品，如何让他们以智能化的形式更好地与人、环境相互适应并和谐发展更具有现实意义。从情感理解方面的进一步研究看，比较研究人类的情感理解可知，脱离沟通对象的外在表现形式而纯粹谈论情感理解要困难得多，利用人类的思维规律去重新认识人机工程学，合理的规划机械的情感设计，可能会为人工情感理解的研究另辟蹊径。

　　从历史上看，不同学科可以并行发展，人工智能的知、情、意三个方面也是同理，人工情感设计可以与其他两个方面并行发展，人机工程学也可与人工情感设计的其它手段协同并进。人类的所有知识来源于认识自我，由认识自我到认识外部世界，再由外部世界返回到自身，最终达到复制自己。人类科学知识发展到现在，很多方面都可以归结到人工智能这个大框架中，我们已经构建的众多学科体系都会在这个大框架中找到自己的位置。这个过程是不自觉的，但是在人类认识自身、认识自然的过程中按照认识规律又是必然的。人机工程学与所有相关学科都将是这个拼图上的一个拼块，并寻找到自己在智能发展史上的恰当位置。

　　作者：张晓