隨著近幾年自動(dòng)駕駛技術(shù)逐漸引入到傳統(tǒng)汽車行業(yè)中，我們可以看到一種人機(jī)交互趨勢(shì)，即減少了駕駛活動(dòng)對(duì)用戶中心注意力的要求，同時(shí)提高了非駕駛活動(dòng)對(duì)用戶中心注意力的分配，這將為更多的非駕駛活動(dòng)相關(guān)的服務(wù)交互設(shè)計(jì)創(chuàng)造更多機(jī)會(huì)。因此，汽車的交互設(shè)計(jì)正隨著自動(dòng)駕駛的來臨而發(fā)生根本性變化。

Part1

自動(dòng)駕駛的HMI設(shè)計(jì)發(fā)生根本性變化

1. 交互設(shè)計(jì)的主體發(fā)生變化

人與智能系統(tǒng)的交互不僅要考慮到在座艙內(nèi)的用戶，還將重點(diǎn)考慮他們?cè)谶M(jìn)入及離開該移動(dòng)空間的體驗(yàn)、如何與周圍車和行人進(jìn)行互動(dòng)等，那么交互設(shè)計(jì)的主體將從傳統(tǒng)的主要用戶如駕駛員和乘坐人員拓展轉(zhuǎn)變?yōu)檐噧?nèi)的用戶、社會(huì)化道路上周圍的行人以及周圍車輛中的人，這也就增加了更多的交互設(shè)計(jì)類型，例如車與車內(nèi)用戶的交互、車與車外的行人的交互以及車與周圍車輛的用戶的交互。

Figure1. 馭勢(shì)MC2概念車自動(dòng)駕駛車交互設(shè)計(jì)

2. 交互設(shè)計(jì)信息需求的變化

（1）信息需求從駕駛?cè)蝿?wù)（DDT）過渡到非駕駛相關(guān)任務(wù)（NDRTs）

國(guó)際汽車工程師協(xié)會(huì)（SAE）對(duì)駕駛自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的闡述中表明將人逐漸從動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)（DDT）中釋放出來時(shí)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)（ADS）從非自動(dòng)化駕駛（0級(jí)）發(fā)展到完全自動(dòng)化駕駛（5級(jí)）的根本目標(biāo)，同時(shí)心理學(xué)中的注意力分配理論表示人的注意力被視作一種在若干并發(fā)外界輸入中可被分配的心智資源，例如邊開車邊聽音樂等。那么，在自動(dòng)駕駛功能完善的環(huán)境下，我們可以看到用戶注意力從高負(fù)荷的駕駛相關(guān)任務(wù)逐漸釋放到非駕駛?cè)蝿?wù)上，這將使得數(shù)字化技術(shù)能夠深入到更多的非駕駛?cè)蝿?wù)上，支持用戶在駕駛及非駕駛活動(dòng)相關(guān)的信息娛樂需求。

Figure2. 馭勢(shì)MC2概念車的座椅設(shè)計(jì)

（2）交互界面組織邏輯將從以駕駛為中心的性能導(dǎo)向轉(zhuǎn)變?yōu)槁贸滔嚓P(guān)的服務(wù)導(dǎo)向

在未來的行駛空間內(nèi)，人參與駕駛相關(guān)的任務(wù)隨著自動(dòng)駕駛級(jí)別高度化減少，駕駛功能本身最終會(huì)成為自動(dòng)化系統(tǒng)控制下的出行服務(wù)的一部分，這將導(dǎo)致對(duì)未來車內(nèi)用戶體驗(yàn)的考量從安全和效率方面為主轉(zhuǎn)向偏重娛樂與社交等方面。 因此交互界面的組織邏輯將從以駕駛為中心的性能導(dǎo)向轉(zhuǎn)變?yōu)槁贸滔嚓P(guān)的服務(wù)導(dǎo)向。

（3）駕駛?cè)蝿?wù)交互級(jí)別轉(zhuǎn)變?yōu)椤安僮?行為-活動(dòng)”

全智能車輛需要能夠觀察、理解、模擬、推斷和預(yù)測(cè)車廂內(nèi)的乘客、社會(huì)化道路上周圍的行人以及周圍車輛中的人的行為。那么隨著自動(dòng)化程度的提高，與駕駛有關(guān)的控制頻率降低、粒度變粗但關(guān)鍵性反而提高，最終用戶將更多參與高級(jí)別的活動(dòng)。

Figure3. 自動(dòng)駕駛產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)

圖片出自《Designing the Product-Service System for Autonomous Vehicles》

從活動(dòng)理論角度來看，智能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念在于使用戶將更多的注意力放在滿足他們的需求和更高層次的活動(dòng)組織上，而不是更底層的具體操作實(shí)施上。一次出行活動(dòng)由一系列出行行為組成，每個(gè)行為又由若干具體駕駛操作實(shí)施。

3. 注意力的釋放和回收與接觸點(diǎn)設(shè)計(jì)

基于旅程的用戶體驗(yàn)質(zhì)量將由人們?nèi)绾畏峙渌麄兊淖⒁饬o到不同行駛場(chǎng)景中的多個(gè)任務(wù)來決定。其中用戶注意力分為中心注意力和外圍注意力，兩者之間的動(dòng)態(tài)分布變化對(duì)應(yīng)著注意力分配給潛在活動(dòng)的變化。因此在自動(dòng)駕駛過程中，人與自動(dòng)化系統(tǒng)之間演變可以描述為“用戶注意力-活動(dòng)”的螺旋循環(huán)迭代演進(jìn)過程，即傳統(tǒng)駕駛領(lǐng)域中，中心注意力分配給主要駕駛?cè)蝿?wù)相關(guān)的活動(dòng)，外圍注意力分配給非駕駛相關(guān)的活動(dòng)；隨著自動(dòng)化水平升級(jí)過程中，中心注意力將逐步過渡到分配給非駕駛相關(guān)的活動(dòng)，豐富用戶的相關(guān)旅程的服務(wù)體驗(yàn)，外圍注意力將轉(zhuǎn)變到緊急情況下必要的干預(yù)式的駕駛相關(guān)的活動(dòng)等。那么基于“用戶注意力-活動(dòng)”的動(dòng)態(tài)變化，未來汽車駕駛空間的交互設(shè)計(jì)帶來了新的挑戰(zhàn)。

（1）注意力釋放到非駕駛活動(dòng)將改變?cè)O(shè)計(jì)的交互通道

當(dāng)用戶的注意力流動(dòng)在多個(gè)非駕駛活動(dòng)任務(wù)中時(shí)，與駕駛?cè)蝿?wù)相關(guān)的界面將需要優(yōu)化以匹配在外圍注意力分配下用戶隱式交互的特點(diǎn)。那么自動(dòng)駕駛的交互通道將變得多樣性，聽覺、觸覺等交互通道的使用幾率顯著提高。例如隨著自動(dòng)駕駛的級(jí)別增加，無人駕駛的交互可提供沉浸式體驗(yàn)，譬如VR和觸摸屏。

（2）注意力回收到自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的駕駛循環(huán)中

與此同時(shí)，如何設(shè)計(jì)車輛控制接管請(qǐng)求使其將人們的注意力迅速回收到自動(dòng)駕駛循環(huán)中變得非常關(guān)鍵。從控制理論的角度，Pohl和Murray-Smith描述了“不經(jīng)意式交互”（Casual interation）與傳統(tǒng)的“專注式交互”（focus interaction）的區(qū)別，建議通過增加靈活的輸入感知距離、多模態(tài)的輸入反饋等手段降低。

（3）基于用戶旅程的接觸點(diǎn)交互設(shè)計(jì)

基于用戶旅程的交互范式將從目前以方向盤和儀表板等傳統(tǒng)駕駛?cè)蝿?wù)控制為中心的人機(jī)界面交互過渡到兼顧非駕駛活動(dòng)的混合布局，最終演變?yōu)橐苑邱{駛活動(dòng)為主導(dǎo)的跨媒介、多設(shè)備、廣泛接觸點(diǎn)之間的交互。

Part2

L4自動(dòng)駕駛車輛的3DHMI設(shè)計(jì)實(shí)踐

按照SAE自動(dòng)駕駛級(jí)別的分類，駕駛員與駕駛系統(tǒng)之間注意力的釋放從量變到質(zhì)變關(guān)鍵點(diǎn)是在L2自動(dòng)駕駛到L3的過程中，因此L4自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中的用戶注意力將大部分地放到非駕駛?cè)蝿?wù)上，其駕駛?cè)蝿?wù)交互已經(jīng)發(fā)生根本性變化，接下來通過馭勢(shì)探究的L4自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中的3DHMI設(shè)計(jì)來討論理解和實(shí)踐這一系列變化。

我們知道自動(dòng)駕駛?cè)蝿?wù)交互級(jí)別轉(zhuǎn)變?yōu)椤安僮?行為-活動(dòng)”?？梢源騻€(gè)比方，有了自動(dòng)駕駛，用戶的角色就從水手升級(jí)成了船長(zhǎng)。他們不用再去參與帆、槳、舵、錨的具體控制，而是告訴AI“去哪里？”，同時(shí)去監(jiān)控AI的行為、狀態(tài)、事件。

Figure4. 駕駛?cè)蝿?wù)交互級(jí)別的轉(zhuǎn)變

我們?cè)陂L(zhǎng)期測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)乘客初次與自動(dòng)駕駛車輛（Autonomous Vehicle, AV）接觸時(shí)，好奇與疑惑總是充滿整個(gè)體驗(yàn)過程。一方面他們嘗試著去理解“機(jī)器如何看世界的？”；另一方面，他們卻疑惑著“為什么會(huì)停下來？”、“我接下來該怎么做？”。所以在體驗(yàn)的過程中，我們期望有車內(nèi)的一個(gè)設(shè)備可以承擔(dān)起于乘客交流的角色，幫助他們?nèi)ダ斫釧V的感知、規(guī)劃、決策的內(nèi)容，更進(jìn)一步能夠相信AV有能力去處理當(dāng)前遇到的交通狀況。當(dāng)你需要解釋的時(shí)候，你總可以從它那里找到答案；當(dāng)你不需要解釋的時(shí)候，它不會(huì)打擾到你。

Video1. 3DHMI設(shè)計(jì)效果

1. 三維的世界，抽象的語言

想要讓乘客理解AV的想法，首先要讓他們站在AV的視角去看世界。雷達(dá)，攝像頭，毫米波等傳感器是AV的眼睛，來自它們數(shù)據(jù)可以通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法被AV理解成一個(gè)個(gè)現(xiàn)實(shí)中有含義的對(duì)象。而且機(jī)器也有著對(duì)這些對(duì)象的邊界，屬性，運(yùn)動(dòng)，預(yù)測(cè)軌跡等信息進(jìn)行更豐富的理解。它們的世界是三維的，如果用我們熟悉的二維界面的設(shè)計(jì)思路為乘客去還原AV正在處理的交通場(chǎng)景，那么乘客需要花費(fèi)更多的精力去建立二維與三維世界的聯(lián)系。所以我們選用更直觀的三維方式將AV的世界呈現(xiàn)在用戶的眼前。

Figure 5. AV感知到的世界

另外，幫助乘客快速建立AV世界與現(xiàn)實(shí)世界聯(lián)系的方法就是把信息抽象成他們可以理解的最簡(jiǎn)單的符號(hào)，比如面對(duì)造型千秋的車輛，簡(jiǎn)化成一種符號(hào)可以幫助他們輕松建立起與現(xiàn)實(shí)世界中的關(guān)系，而不是讓他們?nèi)リP(guān)心那些障礙車的造型這種無關(guān)緊要的信息。所以在風(fēng)格上我們的設(shè)計(jì)會(huì)盡量減少模型的細(xì)節(jié)，讓這些模型可以在光影下可以被乘客直觀地理解他們的含義。

Figure6. 抽象后的三維模型

2. 按照認(rèn)知的過程，描繪AV世界

我們?cè)?6年開發(fā)過一套面向工程師使用的HMI Display, 工程師們可以通過這個(gè)可視化工具，了解自動(dòng)駕駛車輛的當(dāng)前狀態(tài)、行程、調(diào)試信息。但是對(duì)于我們的客戶來說，這套系統(tǒng)上的信息是復(fù)雜，不直觀，甚至難以理解的。

Figure7. 左為UISEE的工程HMI Display,

右為對(duì)應(yīng)的信息架構(gòu)

如何把AV那些復(fù)雜且工程的信息簡(jiǎn)化成乘客容易理解且關(guān)心的信息呢？我們的方式是將信息按照用戶認(rèn)知的過程分級(jí)，逐級(jí)將AV世界的信息呈現(xiàn)給用戶。

Figure8. 按照人類認(rèn)知的過程整理信息

人類是按照感受，意識(shí)，理解這樣的過程建立對(duì)事物的認(rèn)識(shí)的。而AI產(chǎn)生行為的過程也有相似的運(yùn)行邏輯，它們需要先從傳感器和高精地圖拿到原始數(shù)據(jù)，通過算法提取現(xiàn)實(shí)世界中的各種對(duì)象；然后通過決策和規(guī)劃過程，去思考當(dāng)前場(chǎng)景下的下一步的處理方式；最后通過車輛的橫縱向控制完成預(yù)期的動(dòng)作和規(guī)劃。這個(gè)過程中，用戶可以通過對(duì)色彩，形狀，運(yùn)動(dòng)等信息，很本能地去感受地圖中的元素，車速，方向等信息；再進(jìn)一步，用戶形成了意識(shí)，他們通過畫面中的對(duì)比、層次區(qū)分出了場(chǎng)景中的障礙物、交通標(biāo)識(shí)、視野邊界等含義。最后，通過建立元素之間的聯(lián)系，用戶通過建立元素間的聯(lián)系去理解它們的原理及過程，比如車因?yàn)槎惚苄腥硕Ｏ?。這也是我們?yōu)槭裁吹煌▓?chǎng)景，打平所有感知內(nèi)容，而去突出AV本身及其規(guī)劃路徑和干涉內(nèi)容的原因。

Figure9. 3DHMI里對(duì)應(yīng)的三種層次

3. 細(xì)節(jié)

（1）看透AV的想法

換句話解釋就是“什么原因讓車做了什么？”作為整個(gè)界面的核心內(nèi)容，一方面我們想盡可能用最簡(jiǎn)單的元素去表達(dá)AV的想做什么，另一方面我們還需要建立AV與環(huán)境的聯(lián)系來解釋這其中的原因。規(guī)劃路徑的長(zhǎng)短、顏色、流動(dòng)方向分別代表實(shí)時(shí)規(guī)劃的邊界、加減速的狀態(tài)、和運(yùn)動(dòng)的方向。干涉內(nèi)容也會(huì)被高亮起來去解釋其中的原因。

Figure 10. 在動(dòng)態(tài)路徑上表達(dá)車的想法

（2）視角的切換，場(chǎng)景的轉(zhuǎn)變

視角決定了乘客和AV對(duì)話的關(guān)系。不同場(chǎng)景下，乘客和AV交流的內(nèi)容也會(huì)有所不同。行程開始前，天空俯視視角可以幫助乘客更好的明確整個(gè)旅程的路線；行程中，乘客可以通過第三視角來獲得自己想要的解釋；行程結(jié)束后，較低的俯視視角可以幫助乘客對(duì)應(yīng)下車后的周邊環(huán)境。

Figure 11. 視角的切換對(duì)應(yīng)場(chǎng)景的轉(zhuǎn)變

同時(shí)我們也減少一些不必要的視角運(yùn)動(dòng)，來避免用戶去理解不必要的內(nèi)容。比方說換道的過程中，由于只是車向的輕微調(diào)整，我們會(huì)保證視角固定向前，而不是隨車擺來擺去。

Figure12. 換道時(shí)鎖定視角方向

（3）像電子游戲一樣

在整個(gè)設(shè)計(jì)的旅程中，我們發(fā)現(xiàn)可以從電子游戲中找到很多靈感。比方說，AV監(jiān)測(cè)到前方的交通標(biāo)識(shí)，它會(huì)把標(biāo)識(shí)當(dāng)作一種狀態(tài)buff，“吃掉”or“撿起來”。乘客可以很直觀的理解，AV注意到了并會(huì)遵守這個(gè)標(biāo)識(shí)。

Figure 13. 路況限速標(biāo)識(shí)

Part3

自動(dòng)駕駛HMI設(shè)計(jì)機(jī)會(huì)探討

未來將以基于旅程相關(guān)的產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜的可持續(xù)性的汽車行業(yè)設(shè)計(jì)生態(tài)，我們采用產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)（PSS）設(shè)計(jì)思路，推演出一種基于用戶注意力-活動(dòng)維度伴隨自動(dòng)駕駛技術(shù)升級(jí)而產(chǎn)生的變遷及其對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)考量因素。

Figure 14. 自動(dòng)駕駛產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)空間

在產(chǎn)品邏輯上，我們必須考慮自動(dòng)駕駛產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)的三個(gè)基本維度，包括基于上文所述的駕駛員/用戶注意力-活動(dòng)變化下系統(tǒng)中的人的參與程度、體現(xiàn)具體業(yè)務(wù)流程的服務(wù)旅程以及接觸點(diǎn)，包括如何使用核心產(chǎn)品（車輛）和其他相關(guān)產(chǎn)品和系統(tǒng)。通過整合這三個(gè)維度（人的參與、服務(wù)旅程和接觸點(diǎn)）去思考將為我們揭示一些新的設(shè)計(jì)機(jī)會(huì)。