小編時間到：十一小長假倒計時，不知道同學們都是怎麼過的呢？別問，問就是學習！到了馭勢假期充電站的最後一期啦，想回顧所有課程的同學一定要猛點關注哦，如果有任何希望看到的話題內容歡迎在下方給我們留言，也許你的留言就是我們下一期文章的主題哦！我們的口號是：做不一樣的技術宅！本期，讓我們繼續昨天的話題深度探討自動駕駛人機互動的變革與應對！
本文整理自《Designing the Product-Service System for Autonomous Vehicles》，原文由佐治亞理工學院與馭勢（上海）汽車科技有限公司共同發表於IEEE IT Professional 2018年11月第20卷6期62-69。
原文連結：
https://doi.org/10.1109/MITP.2018.2876924
中文翻譯稿：
https://www.uisee.com/newscenter/info.aspx?itemid=69
隨著近幾年自動駕駛技術逐漸引入到傳統汽車行業中，我們可以看到一種人機互動趨勢，即減少了駕駛活動對使用者中心注意力的要求，同時提高了非駕駛活動對使用者中心注意力的分配，這將為更多的非駕駛活動相關的服務互動設計創造更多機會。因此，汽車的互動設計正隨著自動駕駛的來臨而發生根本性變化。
Part 1自動駕駛的HMI設計發生根本性變化1. 互動設計的主體發生變化
人與智慧系統的互動不僅要考慮到在座艙內的使用者，還將重點考慮他們在進入及離開該移動空間的體驗、如何與周圍車和行人進行互動等，那麼互動設計的主體將從傳統的主要使用者如駕駛員和乘坐人員拓展轉變為車內的使用者、社會化道路上週圍的行人以及周圍車輛中的人，這也就增加了更多的互動設計型別，例如車與車內使用者的互動、車與車外的行人的互動以及車與周圍車輛的使用者的互動。
2. 互動設計資訊需求的變化
（1）資訊需求從駕駛任務（DDT）過渡到非駕駛相關任務（NDRTs）
國際汽車工程師協會（SAE）對駕駛自動化系統發展的闡述中表明將人逐漸從動態駕駛任務（DDT）中釋放出來時自動駕駛系統（ADS）從非自動化駕駛（0級）發展到完全自動化駕駛（5級）的根本目標，同時心理學中的注意力分配理論表示人的注意力被視作一種在若干併發外界輸入中可被分配的心智資源，例如邊開車邊聽音樂等。那麼，在自動駕駛功能完善的環境下，我們可以看到使用者注意力從高負荷的駕駛相關任務逐漸釋放到非駕駛任務上，這將使得數字化技術能夠深入到更多的非駕駛任務上，支援使用者在駕駛及非駕駛活動相關的資訊娛樂需求。
Figure2. 馭勢MC2概念車的座椅設計
（2）互動介面組織邏輯將從以駕駛為中心的效能導向轉變為旅程相關的服務導向
在未來的行駛空間內，人蔘與駕駛相關的任務隨著自動駕駛級別高度化減少，駕駛功能本身最終會成為自動化系統控制下的出行服務的一部分，這將導致對未來車內使用者體驗的考量從安全和效率方面為主轉向偏重娛樂與社交等方面。 因此互動介面的組織邏輯將從以駕駛為中心的效能導向轉變為旅程相關的服務導向。
（3）駕駛任務互動級別轉變為“操作-行為-活動”
全智慧車輛需要能夠觀察、理解、模擬、推斷和預測車廂內的乘客、社會化道路上週圍的行人以及周圍車輛中的人的行為。那麼隨著自動化程度的提高，與駕駛有關的控制頻率降低、粒度變粗但關鍵性反而提高，終端使用者將更多參與高級別的活動。
圖片出自《Designing the Product-Service System for Autonomous Vehicles》
從活動理論角度來看，智慧系統的設計理念在於使使用者將更多的注意力放在滿足他們的需求和更高層次的活動組織上，而不是更底層的具體操作實施上。一次出行活動由一系列出行行為組成，每個行為又由若干具體駕駛操作實施。
3. 注意力的釋放和回收與接觸點設計
基於旅程的使用者體驗品質將由人們如何分配他們的注意力給到不同行駛場景中的多個任務來決定。其中使用者注意力分為中心注意力和外圍注意力，兩者之間的動態分佈變化對應著注意力分配給潛在活動的變化。因此在自動駕駛過程中，人與自動化系統之間演變可以描述為“使用者注意力-活動”的螺旋迴圈迭代演進過程，即傳統駕駛領域中，中心注意力分配給主要駕駛任務相關的活動，外圍注意力分配給非駕駛相關的活動；隨著自動化水平升級過程中，中心注意力將逐步過渡到分配給非駕駛相關的活動，豐富使用者的相關旅程的服務體驗，外圍注意力將轉變到緊急情況下必要的干預式的駕駛相關的活動等。那麼基於“使用者注意力-活動”的動態變化，未來汽車駕駛空間的互動設計帶來了新的挑戰。
（1）注意力釋放到非駕駛活動將改變設計的互動通道
當用戶的注意力流動在多個非駕駛活動任務中時，與駕駛任務相關的介面將需要優化以匹配在外圍注意力分配下使用者隱式互動的特點。那麼自動駕駛的互動通道將變得多樣性，聽覺、觸覺等互動通道的使用機率顯著提高。例如隨著自動駕駛的級別增加，無人駕駛的互動可提供沉浸式體驗，譬如VR和觸控式螢幕。
（2）注意力回收到自動駕駛系統的駕駛迴圈中
與此同時，如何設計車輛控制接管請求使其將人們的注意力迅速回收到自動駕駛迴圈中變得非常關鍵。從控制理論的角度，Pohl和Murray-Smith描述了“不經意式互動”（Casual interation）與傳統的“專注式互動”（focus interaction）的區別，建議通過增加靈活的輸入感知距離、多模態的輸入反饋等手段降低。
（3）基於使用者旅程的接觸點互動設計
基於使用者旅程的互動正規化將從目前以方向盤和儀表板等傳統駕駛任務控制為中心的人機介面互動過渡到兼顧非駕駛活動的混合佈局，最終演變為以非駕駛活動為主導的跨媒介、多裝置、廣泛接觸點之間的互動。
Part 2L4自動駕駛車輛的3DHMI設計實踐按照SAE自動駕駛級別的分類，駕駛員與駕駛系統之間注意力的釋放從量變到質變關鍵點是在L2自動駕駛到L3的過程中，因此L4自動駕駛系統中的使用者注意力將大部分地放到非駕駛任務上，其駕駛任務互動已經發生根本性變化，接下來通過馭勢探究的L4自動駕駛系統中的3DHMI設計來討論理解和實踐這一系列變化。
我們知道自動駕駛任務互動級別轉變為“操作-行為-活動”。可以打個比方，有了自動駕駛，使用者的角色就從水手升級成了船長。他們不用再去參與帆、槳、舵、錨的具體控制，而是告訴AI“去哪裡？”，同時去監控AI的行為、狀態、事件。
我們在長期測試中發現，當乘客初次與自動駕駛車輛（Autonomous Vehicle, AV）接觸時，好奇與疑惑總是充滿整個體驗過程。一方面他們嘗試著去理解“機器如何看世界的？”；另一方面，他們卻疑惑著“為什麼會停下來？”、“我接下來該怎麼做？”。所以在體驗的過程中，我們期望有車內的一個裝置可以承擔起於乘客交流的角色，幫助他們去理解AV的感知、規劃、決策的內容，更進一步能夠相信AV有能力去處理當前遇到的交通狀況。當你需要解釋的時候，你總可以從它那裡找到答案；當你不需要解釋的時候，它不會打擾到你。
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，攝像頭，毫米波等感測器是AV的眼睛，來自它們資料可以通過神經網路演算法被AV理解成一個個現實中有含義的物件。而且機器也有著對這些物件的邊界，屬性，運動，預測軌跡等資訊進行更豐富的理解。它們的世界是三維的，如果用我們熟悉的二維介面的設計思路為乘客去還原AV正在處理的交通場景，那麼乘客需要花費更多的精力去建立二維與三維世界的聯絡。所以我們選用更直觀的三維方式將AV的世界呈現在使用者的眼前。
另外，幫助乘客快速建立AV世界與現實世界聯絡的方法就是把資訊抽象成他們可以理解的最簡單的符號，比如面對造型千秋的車輛，簡化成一種符號可以幫助他們輕鬆建立起與現實世界中的關係，而不是讓他們去關心那些障礙車的造型這種無關緊要的資訊。所以在風格上我們的設計會盡量減少模型的細節，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。
2. 按照認知的過程，描繪AV世界
我們在16年開發過一套面向工程師使用的HMI Display, 工程師們可以通過這個視覺化工具，了解自動駕駛車輛的當前狀態、行程、除錯資訊。但是對於我們的客戶來說，這套系統上的資訊是複雜，不直觀，甚至難以理解的。
如何把AV那些複雜且工程的資訊簡化成乘客容易理解且關心的資訊呢？我們的方式是將資訊按照使用者認知的過程分級，逐級將AV世界的資訊呈現給使用者。
Figure8. 按照人類認知的過程整理資訊
人類是按照感受，意識，理解這樣的過程建立對事物的認識的。而AI產生行為的過程也有相似的執行邏輯，它們需要先從感測器和高精地圖拿到原始資料，通過演算法提取現實世界中的各種物件；然後通過決策和規劃過程，去思考當前場景下的下一步的處理方式；最後通過車輛的橫縱向控制完成預期的動作和規劃。這個過程中，使用者可以通過對色彩，形狀，運動等資訊，很本能地去感受地圖中的元素，車速，方向等資訊；再進一步，使用者形成了意識，他們通過畫面中的對比、層次區分出了場景中的障礙物、交通標識、視野邊界等含義。最後，通過建立元素之間的聯絡，使用者通過建立元素間的聯絡去理解它們的原理及過程，比如車因為躲避行人而停下。這也是我們為什麼淡化交通場景，打平所有感知內容，而去突出AV本身及其規劃路徑和干涉內容的原因。
3. 細節
（1）看透AV的想法
換句話解釋就是“什麼原因讓車做了什麼？”作為整個介面的核心內容，一方面我們想盡可能用最簡單的元素去表達AV的想做什麼，另一方面我們還需要建立AV與環境的聯絡來解釋這其中的原因。規劃路徑的長短、顏色、流動方向分別代表實時規劃的邊界、加減速的狀態、和運動的方向。干涉內容也會被高亮起來去解釋其中的原因。
（2）視角的切換，場景的轉變
視角決定了乘客和AV對話的關係。不同場景下，乘客和AV交流的內容也會有所不同。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；行程結束後，較低的俯視視角可以幫助乘客對應下車後的周邊環境。
同時我們也減少一些不必要的視角運動，來避免使用者去理解不必要的內容。比方說換道的過程中，由於只是車向的輕微調整，我們會保證視角固定向前，而不是隨車擺來擺去。
（3）像電子遊戲一樣
在整個設計的旅程中，我們發現可以從電子遊戲中找到很多靈感。比方說，AV監測到前方的交通標識，它會把標識當作一種狀態buff，“吃掉”or“撿起來”。乘客可以很直觀的理解，AV注意到了並會遵守這個標識。
Part 3自動駕駛HMI設計機會探討未來將以基於旅程相關的產品服務系統設計複雜的可持續性的汽車行業設計生態，我們採用產品服務系統（PSS）設計思路，推演出一種基於使用者注意力-活動維度伴隨自動駕駛技術升級而產生的變遷及其對應的設計考量因素。
Figure 14. 自動駕駛產品服務系統的設計空間
圖片出自《Designing the Product-Service System for Autonomous Vehicles》
在產品邏輯上，我們必須考慮自動駕駛產品服務系統的三個基本維度，包括基於上文所述的駕駛員/使用者注意力-活動變化下系統中的人的參與程度、體現具體業務流程的服務旅程以及接觸點，包括如何使用核心產品（車輛）和其他相關產品和系統。通過整合這三個維度（人的參與、服務旅程和接觸點）去思考將為我們揭示一些新的設計機會。