作者：谭浩 谭纪宇 景春晖 等
出版社：电子工业出版社
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汽车人机交互界面设计试读：
前言
人类正处于快速而深刻的转变进程中。20世纪中期以来，计算机科学、系统论、控制论和信息论带来了以数字、智能和网络为核心的技术变革。这种变革已经深刻地影响到了人类的生活方式与社会形态。当前，人类社会正在从一个以“抗变结构”为基础的主流价值社会转变为以“自变结构”为基础的非主流价值社会，设计所依赖的物质基础、技术基础和社会基础都处于快速变化中。
汽车设计与人车关系也在发生着重大转变。在汽车设计领域，汽车人机交互界面（Human-Machine Interface）和用户体验（User Experience）正在扮演着更加重要的角色，已经成为对汽车品牌产生重大影响的要素之一。汽车人机交互界面快速发展的功能已成为汽车企业盈利的重要来源。从构建品牌的角度看，汽车人机交互界面是汽车使用过程中和用户接触最多的部分，对于产品和企业品牌认知具有本质性影响。在这样的情况下，过于依赖制造供应商的汽车人机交互界面设计与开发模式正在发生着改变。从互联网和通信行业来看，汽车是可能实现移动互联的传统实体行业之一，互联驾驶在当前已经不仅仅是一个设想，而是正在快速演进的事实。汽车正在移动互联网化的进程中，这和2002—2007年前后通信和手机行业的发展非常相似。因此，构建在新条件下的汽车人机交互界面设计，就成为汽车设计理论和实践的重要机遇与挑战。
本书是湖南大学交通工具用户界面（Transportation User Interface，TUI）研究方向五年来研究成果的一个阶段性总结。2009年，在湖南大学设计艺术学院和汽车车身先进设计制造国家重点实验室的支持下，我们开始着手在该领域进行探索性的研究。通过近两年的努力，于2011年和诺基亚研究院联合开展了Mobile in Automobile设计创新工作坊，建立了中国驾驶员生活形态与人机交互设计知识库。2012年，在长沙召开了第一届全国汽车人机交互界面设计研讨会，来自汽车、互联网、通信、工业设计、车辆工程、信息技术等领域的专家和学者，对汽车人机交互界面设计进行了为期两天的深入探讨。也是从2012年开始，我们开始设计和开发基于全新交互方式的汽车人机交互界面产品，到2014年，我们已经完成了包含车载系统（V1.02）、独立系统（V2）及基于移动终端的硬件和软件产品（V3.1）三个主要版本。同时，我们在2012年和2013年和泛亚汽车技术中心开展了以未来汽车人机交互界面为目标的两个产学合作的设计与研究项目。本书中大量的设计和研究案例，主要来自于我们这五年的设计和研究成果。除此以外，我们还将汽车人机交互界面设计和湖南大学设计艺术学院开设的本科和研究生课程进行整合。书中有部分概念设计案例来自于同学们课程设计的作业。虽然有的设计还显得比较稚嫩，但这些概念设计却是将我们的想法和思路固化与留存的一种重要方式，可以作为学术界和工业界的思考空间与参考内容。从2013年开始，我们在汽车人机交互界面设计的基础上，将设计和研究扩展到了更加广泛的领域。2013—2014年，我们和华为技术有限公司、LG中国设计中心开展了多个设计研究的合作项目，形成了包含汽车、通信、互联网和家电等行业的智能与交互产品设计研究领域。即使如此，汽车人机交互界面设计仍然是我们的核心方向。目前，我们在无人驾驶汽车、电动汽车、手势与体感交互、汽车驾驶和乘坐的多通道用户界面等相关领域继续进行相应的设计和研究工作，并开始为包含飞机、高速列车、装备产品、载人航天在内的新一代交通工具的人机交互界面设计进行相关的设计与研究。
本书既是一本专著，也是一本教材。从专著的角度来看，本书的内容涉及了工业界和学术界两个领域，其内容既有学术界的理论研究成果，也有工业界的设计实践与应用案例，试图做到理论和应用的结合、设计和研究的整合、汽车行业和互联网通信行业的融合，可以满足汽车、互联网、通信、软件等不同行业的人士阅读。从教材角度看，本书内容覆盖了工业设计、车辆工程、交互设计、用户体验设计、人机工程、用户研究、心理学等相关领域和专业。针对教学功能，本书在每章都有关于该章内容的理论与研究内容，并和后面的设计研究案例进行互补，形成了理论和案例结合的模式。设计与研究案例是本书的特色。我们尽可能地详尽介绍设计和研究的过程，同时，我们还在目录后面安排了案例索引，便于在学习过程中快速检索到相关设计和研究案例，提高学习质量和效率。除此以外，每章后面均有一个简短的讨论环节，主要介绍和说明设计研究的优势、局限以及设计研究者的经验总结和反思，并提出对未来研究的展望，希望能帮助读者在更高层面对设计和研究的内容进行思考与探索，并为未来的相关设计和研究提供基础与出发点。
本书由谭浩、谭征宇等人共同撰写。谭浩负责全书的体系、内容框架，并负责全书上篇（第1章到第6章）的统稿，谭征宇负责全书的规范、整理以及下篇（第7章到第10章）的统稿。在具体内容撰写方面，各个章节撰写人员参阅后面的作者名录。事实上，本书的很多章节都是从各位作者撰写的学术论文发展而来的。对此，我们在参考文献中进行了说明。除了撰写者以外，书中还有大量设计案例，其设计者几乎覆盖了整个设计研究团队的所有老师和同学，我们在书中均进行了说明。
本书撰写和书中涉及的研究项目得到了国家科技支撑计划课题（2015BAH22F01）、国家自然科学基金项目（61402159、60903090）国家973计划子课题（2010CB328001）、国家863计划项目子课题（2012AA111802）、国家科技支撑计划课题（2012BAH85F01）、湖南省社会科学基金项目（2010YBA054）、汽车车身先进设计制造国家重点实验室自主课题、湖南大学青年教师成长计划项目以及诺基亚、泛亚汽车等设计研究项目资助。同时，我们要感谢湖南大学设计艺术学院、汽车车身先进设计制造国家重点实验室各位领导、老师和同学对湖南大学交通用户界面（Transportation User Interface，TUI）研究方向的支持和帮助。特别感谢我的导师赵江洪教授在研究方向建立、发展过程中的指导与帮助，并感谢赵老师在百忙之中仔细审阅稿件并为本书作序；感谢何人可教授、季铁教授、李光耀教授、曹立波教授、袁翔老师、赵丹华博士、张文泉博士、尹超博士、马超民博士在研究项目和本书撰写过程中的支持和帮助。感谢东风汽车公司技术中心造型设计首席总工程师郑素霖先生，泛亚汽车技术有限公司执行副总监黄斌先生，泛亚汽车技术有限公司倪旻霁经理、李斌经理、王磊先生，时任诺基亚研究院高级研究员王巍博士，创新工场设计总监吴卓浩先生，中国人类工效学会主席、清华大学张伟教授，美国华盛顿大学Linda Boyle教授，奥地利Johannes Kepler大学的Andreas Riener教授，美国密歇根大学Paul Green教授，中南大学谢斌博士，华为研究院尤作先生对我们设计研究的指导与支持。感谢电子工业出版社高等教育分社谭海平社长在出版过程中提供的帮助与支持，使得我们的设计和研究可以和广大读者分享。在本书中，引用了国内外部分书籍、文献和网络资源的内容和插图（详见参考文献和文中说明），作者向这些书籍、文献和网络资源的作者表示真诚的感谢。最后，我还要代表本书的所有作者向我们的家人表示深深的感谢。这五年的时间里，正因为有他/她们的默默支持，我们才可能专注于我们热爱的设计和研究以及本书的撰写，才可能有今天本书的出版。
汽车人机交互界面是一个快速发展的领域，而设计也面临着自包豪斯以来可能最大的变革。对象和领域的转变为我们带来了巨大的挑战，也为我们创造了重大的发展机遇。正因为如此，再加上作者知识水平和研究领域的局限，书中难免有错误和欠妥之处，恳请广大读者批评指正。
谭浩
于岳麓山
2014.12.3作者名录案例索引
设计与研究
[1]iS电动汽车内室与人机交互界面（江丽、谭浩等）······································· 2.7节
[2]汽车车身先进设计制造国家重点实验室概念电动车造型设计（赵江洪、周文治、赵丹华等）······························································································· 3.2节
[3]汽车车身先进设计制造国家重点实验室概念电动车HMI中控台显示设计（江丽、谭浩等）··························································································· 3.4～3.6节
[4]多功能方向盘概念设计（黄明岚、赵江洪等）················································· 4.3节
[5]湖南大学眼动交互实验性设计方案（冯凤、何人可等）································ 5.2节
[6]车载手势音乐播放器第一代产品G-Player设计（马瑞、吴永萌、谭浩等）·················································································································· 5.5.2节
[7]车载多媒体手势产品TUI-Player与APP/Android控件GINO KIT（谭浩、谭征宇、谢斌、马超民、尤作、李谟秧、吴永萌、谢思远等）······· 5.5.3～5.5.6节
[8]车载手势交互产品的驾驶分心实验研究（郭亮、谭浩）····················· 7.2～7.5节
[9]基于手势的交互审美属性研究及其在汽车音乐播放器的应用（吴永萌、李薇、谭浩、赵江洪等）······················································································· 8.1节
[10]基于感性工学的汽车人机界面手势感性因素研究（谭征宇、戴维等）···· 8.2节
[11]无人驾驶汽车用户体验定性研究（谭浩、孙家豪等）·································· 8.3节
[12]基于微型人类学的中国驾驶员生活形态研究（谭浩、景春晖、曾庆抒等）·············································································································· 9.2节
[13]面向汽车驾驶的情境设计研究（谭浩、张欢乐等）······································ 9.3节
[14]汽车交互情景板：设计整合小工具（曾庆抒、谭浩、赵江洪等）·········· 10.1节
[15]汽车人机交互界面设计知识库系统（谭浩、朱毅、张欢乐、龚乐等）····································································································10.3～10.4节
概念设计
[1]个性定制的汽车使用（田一博）··········································································· 2.1节
[2]OLED个性化定制天窗（田一博）······································································· 2.1节
[3]汽车社交新概念（陈橙）······················································································· 2.2节
[4]车载可穿戴手表（邓滔）······················································································· 2.3节
[5]多屏手势交互（张浩琳）······················································································· 2.4节
[6]基于可变色材料的汽车交互界面（陈橙）························································· 2.6节
[7]手机与汽车整合概念（刘进）··············································································· 2.8节
[8]夜间增强现实系统（陈橙）··················································································· 2.9节
[9]自动驾驶的切换（刘进）····················································································· 2.10节
[10]导航系统的增强现实平视显示（胡松霖、杨雪）······································· 3.1.1节
[11]电动汽车电池电量与相关信息视觉显示界面（江丽）······························· 3.1.4节
[12]集成旋钮研究与交互方式（吴永萌、周舒雅、郭寅曼、向许源、于秋龙）···················································································································· 4.2节
[13]弦式车载交互系统（吴永萌、马瑞）································································ 4.4节
[14]iChat：车与车聊天系统（邱骏、谢辉敏、汤翔、吴祖全、李书行）········· 6.1节
[15]Jumping-Notes：堵车信息交流（王肖苑、谢盾、郑文文、芦裔、钱思伟、骆娟、陈梅、任颢、金子）································································ 6.1节
[16]乐驾：个性化汽车与交友（江丽、甘为）······················································· 6.1节
[17]Tagging-on：基于车牌识别的汽车交友手机应用（戴芳琼、李喆、方婷、邵聪、王晓亮）·························································································· 6.1节
[18]EasyPark：辅助泊车系统（唐卓娴等）······························································ 6.2节
[19]Esee：增强现实辅助行车系统（周文治等）····················································· 6.2节
[20]增强显示导航系统（江丽）·················································································· 6.3节
[21]汽车行驶状态下的导航信息推送（李喆）························································ 6.3节
[22]旅游路径规划导航（李喆）·················································································· 6.3节
[23]EasyGo：车载地点时间预订导航系统（乔文、韩夏阳、梁传明、何苏璟、赵瑞）······································································································· 6.3节
[24]路况导航（张欢乐）······························································································ 6.3节上篇 设计篇第1章 概论
以互联网和通信技术为代表的信息技术，正在深刻地影响并改变着人类的社会基础和生活形态。目前，互联网已经初步摆脱技术服务的局限，本身已经成为一个重要的产业。从历史的角度看，互联网产业的一个重要趋势就是，信息技术逐步向传统的相关领域渗透，并形成全新的商业模式和产业形态。从20世纪末到今天，网络和信息技术的逐步整合，产生了那些成功或者曾经成功的公司，如雅虎（新闻）、谷歌（信息检索）、苹果（通信）、亚马逊（零售业）、阿里巴巴（商业）等。根据谷歌2011年的一份研究报告，未来的互联网和移动互联网渗透的五个主要领域包括：专业服务、餐饮与食品、汽车与交通、健康与医疗、旅游。汽车作为其中的一个重要领域和方向，将是未来信息化和数字化的主要领域。特别是随着电动汽车的快速发展，汽车的整体技术和形式从机械技术向电子技术的转变，使之成为未来互联网整合的重要领域。在这样的情况下，研究汽车人机交互界面设计，就成为当前交互设计和汽车设计领域热门且重要的话题。
本章将从汽车的发展历史、设计的发展趋势以及汽车人机交互界面设计三个角度出发，从理论和宏观层面阐述汽车人机交互界面设计的相关基本问题和思想。1.1 汽车的转变：从运载工具到个人空间
作为运载工具，汽车的历史可以追溯到先秦时代的古代车马。作为工业产品，自20世纪福特的T型车开始，汽车一直是人类重要的运载工具，也是设计学科最为重要的设计对象和方向，以至于汽车工业设计已经作为一个独立的专业方向，形成了完整的设计和开发的流程、方法与工具体系，在学术界和企业界均享有很高的声誉。图1.1所示为汽车工业设计的“9-3-1”流程。
目前，计算机技术和网络技术在交通工具运输领域的广泛应用和车载信息技术的不断发展，使得汽车的内部空间、人机界面、操作和交互过程正在发生革命性的变化，汽车操控界面正在发生着本质性改变。从功能的角度看，汽车已经从传统的运载工具逐步发展成为复杂的人机交互系统。机械的控制系统和电气系统正向着数字化的方向转变。目前，可以看到的一种突出的现象是，大量的信息系统（车载信息系统、车载娱乐系统、手机、平板电脑等）以及大量的车载应用和软件正在不断涌入车内（见图1.2）。驾驶员操纵着车辆，同时与各种设备和应用程序进行交互的情况已经成为常态，驾驶时浏览或发送短信、在导航系统上查找地址、打电话等，都是一些常见的行为，在为驾驶员带来方便的同时，增加了驾驶风险。图1.1 汽车工业设计的“9-3-1”流程（图片来自赵江洪、谭浩、谭征宇等.《汽车造型设计：理论、方法与应用》）图1.2 汽车信息系统示例（图片来自Albrecht Schmidt等.Automotive UserInterfaces：HumanComputer InteractionintheCar，CHI，2010）
除了不断增加的操作功能，车辆已经成为一个信息获取、社会交流、媒体消费和个人娱乐的空间。特别是由于汽车保有量的不断增加，交通效率下降，人们花费在汽车上的时间正在逐渐增加。这使得汽车已经逐渐超越了一个运载工具的概念而成为个人空间。由于带来这样的转变的大多数车内技术是数字化和网络化的，因此，汽车的个人空间就超越了办公室和家，成为当前最具代表性的数字化空间，为交互设计提供了良好的舞台。1.2 设计的变革：从造型到体验
数字化和网络化也在深刻地影响着设计。设计已经远远超越了传统的造型和视觉传达的概念：在交互设计领域，声音、流程、动作、内容等都已经成为交互设计的重要组成部分。图1.3所示为某网站的流程设计，这项工作目前一般是由设计专业的人士完成的，而流程设计的概念和国内传统的以视觉为基础的工业设计技术已经存在很大的差异。图1.3 某网站（TUI）流程与架构图（草案）
当前，美国和欧洲很多设计院校（如IIT等）和管理学专业合作，如图1.4所示。将设计思维（Design Thinking）和管理学进行了整合。大量的教学和研究实践证明，学习过设计的管理者确实具有独有的创新和管理能力。图1.4 美国IIT大学设计学院设计专业与MBA整合硕士研究生项目（图片来自https：//www.id.iit.edu/）
在上述两个案例中，设计师所设计的对象已经和过去完全不同：流程和管理对象，这种情况给设计的理论、方法、工具等都带来了巨大的挑战。目前，设计和一个世纪以前包豪斯出现的前期十分相似：新的设计对象需要新的设计理论和方法。
基于这样的一种趋势，设计的理念和观念需要从根本上进行改变，即从过去的物质的设计转变到非物质的设计，从空间的设计转变到时间和关系的设计，从产品设计转变到包含产品的系统与服务设计。我们并不希望无限度地扩展设计的外延。但是从交互设计的角度看，我们可以超越视觉艺术。至少，短期内我们可以去设计用户的行为、动作，设计用户听到的声音（即语音用户界面），从艺术观点看，这些属于舞蹈、音乐、表演艺术的范畴。图1.5所示为湖南大学完成的某电视手势交互动作所对应的界面设计方案，在这个方案中，用户可以通过像沏茶一样的手势完成音量调节的任务。图1.5 湖南大学设计的某电视产品手势所对应的界面设计方案
回到汽车设计上，设计的关注点也会逐步从造型转变到内室——或者说是和用户直接接触的所有“人机界面”上。当前，汽车设计注重的是造型、色彩、材料、工艺和界面等，未来可能会超越这些对象。未来的设计需要考虑用户在车内的交往与空间，考虑驾驶过程中的多感体验，考虑安全和娱乐的平衡，考虑如何提供优质的服务。这些，都可以用一个称为“体验”（experience）的词汇来描述。体验是一个具有非常广泛外延的词汇，在交互设计领域有些滥用的趋势。但是，在汽车设计领域，采用“体验”一词，却非常好地阐述了汽车设计的目标，进而超越设计对象（造型、交互、界面、流程、服务……）。事实上，体验的概念并不是最近才提出的，人机工程学中的人机系统就是这样的观点，只是过去，在设计方法、工具和理论上缺少实际的支持。而目前，交互设计和用户体验设计所带来的具体实际案例，已使得这些观点在通信、互联网行业得到了发展，并取得成功。目前，不少汽车制造企业已将原来的零部件设计部、UI设计部、内室设计部的一部分合并，成立了全新的“用户体验设计部”，初步反映了这一趋势。1.3 挑战与机遇：设计问题与设计空间
1.数字化网络化与传统行业
2004年，当诺基亚声称自己是世界上最大的通信和手机制造商的时候，几乎没有人会想到9年后的2013年，诺基亚手机业务会整体被微软所收购。确实，诺基亚的设计做到了高质量的造型、产品品质和优良的可用性。但是，好的设计并没有带来商业的成功。这已经不仅仅是设计的问题。
自2013年以来，汽车行业的情形和十年前的手机是那么的相似。汽车制造商也认为自己的核心技术还是发动机、底盘以及在此基础上的机械技术。但是，电动汽车的快速发展，使得原来的汽车制造成本逐步下降。特斯拉的电动汽车（见图1.6）、谷歌的无人驾驶汽车（见图1.7）以及苹果的CarPlay（见图1.8）的出现，很可能会改变汽车行业。关键的问题在于，汽车行业是否做好了准备，迎接来自互联网、数字技术带图1.6 特斯拉电动汽车（图片来自特斯拉官方网站）图1.7 谷歌无人驾驶汽车（图片来自谷歌官方网站）
来的冲击。事实上，汽车行业关注网络技术已经有较长的历史。早在1999年，通用汽车就开始了车联网的相关研究，但问题的本质似乎不完全是技术本身，而是汽车企业的观念与行动。图1.8 苹果公司开发的CarPlay（图片来自苹果官方网站）
与此相对应的是，通信、互联网和计算机行业要进入汽车这样的传统行业，也有着其他的挑战。因此，行业和技术的整合是目前汽车人机交互界面设计的重大机遇与挑战。
2.驾驶安全与体验的平衡
从理论上看，汽车内部的信息模型已经从单一的行车和车况信息模型，逐步发展成为包括汽车信息、汽车间（Car2Car）信息、汽车和其他信息载体（Car2X）交互的信息在内的复杂信息体系。在这样的复杂信息体系下，驾驶员除了完成控制车辆、保持车道、监控道路状况等主驾驶任务（Primary Task）外，还执行着大量和驾驶无关或不直接相关的驾驶次级任务（In-Vehicle Secondary Task），这些次级任务会在不同程度上占用驾驶员的视觉资源、认知资源和动作资源，分散驾驶员的注意力，产生较高的认知负荷。许多研究都已经证明以车内信息交互为代表的次级任务严重影响着驾驶员的驾驶效能和交通安全。
虽然面临驾驶复杂性快速增加和驾驶安全风险的问题，但是，大量的车载信息系统（In-Vehicle Information System，IVIS）还是不断进入汽车驾驶空间。按照Norman的观点，追求复杂是人类对产品功能和感性体验需求的体现，问题的关键不是简单地减少复杂性，而是通过精心的设计良好地管理复杂性，为用户提供复杂但易用的产品。汽车也不例外，汽车驾驶及交互空间的复杂性是驾驶员追求更多驾驶体验和信息功能需求造成的。因此，在复杂信息情境下，关于汽车交互界面设计的一个关键性的问题在于，如何在设计人机交互界面和信息系统中，既满足驾驶员次级任务需求，又保证驾驶安全、效能和体验。图1.9所示为部分汽车驾驶次级任务和体验。图1.9 汽车驾驶次级任务（图片来自David M.Krum等.AllRoadsLeadtoCHI：InteractionintheAutomobile，CHI，2008）
3.设计方法和工具
除上述挑战外，一个突出的现象是，原本由汽车制造商及其OEM供应商负责的车载信息系统设计和研究工作，已经拓展到了通信、互联网、软件等行业。而汽车使用情境（Context）的复杂性和特殊性，使其与传统的桌面系统及移动设备系统的人机交互界面设计和评估有较大的差异，当前桌面系统和移动设备系统交互界面建模、设计和评估的工具、方法和经验，很难直接迁移到汽车用户界面设计上。
与此相对应的是，传统的汽车开发周期一般为2～5年，而互联网交互产品的开发周期最快的可以只有1周。不同的开发模式导致了不同的开发周期。特别是互联网的“先上线后改进”、“永远的beta版本”在汽车行业是很难想象的。因此，在开发模式、周期上的巨大差异，也使得汽车人机交互界面设计充满了巨大的挑战和机遇。从设计内部看，工业设计如何和交互设计在汽车开发的情境下进行整合就是非常有挑战性的话题。图1.10所示为湖南大学项目组完成的工业设计和交互设计整合的情绪板（Moodboard）工具的相关研究。讨论
信息和网络对于汽车的影响将是巨大的，而且这种影响在很长一段时间里会是制造业和互联网行业融合的重大机遇，也是这两个行业——特别是汽车行业面临的巨大挑战。
面向未来，汽车制造和互联网这两个行业中，究竟哪个行业会引领汽车人机交互界面的发展，将会是一个具有争议的问题。从互联网行业来看，互联网引领了潮流，并导致了当时最大的两家互联网制造企业（诺基亚和摩托罗拉）的衰落。汽车行业如何发展确实是一个重大的挑战。最为典型的一个例子是，汽车的电子信息平台目前多半还是封闭系统，缺少像互联网那样的通用平台，只有类似特斯拉这样的企业开放了自己的平台。虽然可以以汽车电子与驾驶安全的理由来解释，但这样的封闭不得不让人联想到诺基亚Symbian平台的封闭。也许，这才是汽车行业最大的挑战。但正是有了这样的挑战，才会带来对行业进行改变的机遇，才有可能真正实现使汽车从运载工具转变为个人移动空间的梦想。图1.10 湖南大学完成的工业设计和交互设计整合的情绪板（Moodboard）工具的相关研究（图片来自曾庆抒、赵江洪、谭浩.《汽车人机界面交互设计的情景板工具与方法》，包装工程）第2章 交互技术与汽车人机交互界面设计趋势
凡·德·威尔德（Henry Van de Velde）曾经说过，“技术是产生新观念的重要因素”。Hargadon和Douglas将“设计”的本质归纳为“通过技术中介进行的创新”。或者说，设计创新从某种意义上说是一种改良性的创新（innovation），而不是全新的创造（creation）。事实上，我们日常生活中的大多数产品都不是设计师最早发明的：电话、电视、手机、汽车等。这些发明创造大多数和相关的技术与工程直接相关。通常情况下，技术对设计的影响主要体现在两个方面：一是对传统观念的变革，二是对全新观念的革新。对传统观念的变革主要是由设计流程的改变而引起的，而全新观念的产生是由设计载体的创新引发的。无论是变革还是革新，首先都要从了解技术、总结趋势开始。因此，了解技术对于设计工作有非常大的作用，特别是对于交互设计而言。
本章主要从设计的角度出发，从技术层面对学术界和工业界现有和前瞻的人机交互技术进行获取与分析，从而获得人机交互技术对未来汽车人机界面（HMI）设计和开发的影响与趋势。本章的主体内容基于湖南大学设计艺术学院2012—2013年期间进行的相关设计研究项目，该项目从学术界和企业研究院目前主要的交互技术及其技术特点出发，调研并分析交互技术主要的应用领域和应用实例，并在此基础上探索先进交互技术对汽车HMI设计的影响和作用，最终形成一批基于先进交互技术的HMI的设计概念提案（新功能、新设计、新理念）。
研究综合福布斯创新排行、福布斯教育排行、《时代周刊》、美国HCI GRAD SCHOOL FINDER、《泰晤士高等教育》大学排名等大学和研究机构排名，选取了全球121所大学和企业的研究机构进行调研（见图2.1）。研究最终形成了目前汽车交互界10个最主要的设计和技术趋势，如图2.2所示。本章后续内容将分别介绍这十大技术趋势。
同时，本章在大多数趋势的后面，都附有湖南大学设计艺术学院本科学生的概念设计以及湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室开发的电动概念车部分设计方案。学生概念设计虽然在很多方面有些稚嫩，难以达到工业级实现的水平，但反映了设计师对于未来的畅想，作为趋势预测，可以更好地解释汽车人机交互界面未来的趋势。图2.1 大学和研究机构分布图图2.2 汽车人机交互界面设计十大技术趋势2.1 个性化、定制化
个性化、定制化从来就是一种设计趋势。在定制购买之后，个性化的设置就成为主要定制内容。个性化设置最关键的在于如何更好地将身份识别技术整合在车载应用和服务之中。识别技术的发展是直接驱动个性化与定制化的一个重要因素。
目前流行的汽车个性化、定制化，从本质上来说，主要涉及一些参数化定制。汽车市场上一些品牌的定制产销方式已较为成熟——厂家只生产裸车，其他配置，包括颜色、内饰、天窗、导航、音响等则完全根据消费者自己的爱好和需求，自由地进行挑选装配，最后由经销商负责整车装配，以打造专属的个性化、定制化汽车。这是一种典型的销售定制，可以根据个人不同的私人要求，为客户提供完全个性化与定制化的汽车产品。
从设计的角度来看，个性化、定制化主要是在用户使用产品过程中的个性化与定制化。这就必然和身份识别技术有密切的关联。除了比较熟悉的在安全方面的较多应用（如防盗功能等），身份识别技术也通过生理或行为特征来识别或验证用户身份，包括人的语音识别、关节识别、签名识别、指纹识别、虹膜扫描、视网膜扫描、掌形或面部特征等。一旦系统识别出用户，它就可以授权用户使用设备，并可根据用户的已有设定进行个性化模式切换，如图2.3所示。图2.3 识别技术在汽车个性化中的应用
在对未来汽车趋势的研究中，美国艺术中心设计学院（Art Center）校长肯·奥库雅马（Ken Okuyama）认为：“所谓的主流车型将越来越少，车主将拥有更多的优先选择权。”奥库雅马认为，当前有两种类型的汽车，一种是主流的，另一种是个性化的。奥库雅马明确指出个性化的汽车将专注于在使用时满足个人的需要。结合身份识别技术的个性化与定制化汽车，将为用户带来更好的体验。一方面，可以自主选择车内配置，如具有个人风格类型的导航仪、音响、空调及天窗等；另一方面，可以提供更加智能化与简易化的操作模式，免去手动操控麻烦，如反光镜自动调节、座椅高度与距离调节等。此外，还可能是定制显示模式及内容，如车内氛围调节、光带显示、中控台显示的风格及内容等，这将引领一种全新的驾驶体验，如图2.4所示。图2.4 汽车个性化定制内容
概念案例：个性定制的汽车使用概念设计
驾驶者打开识别系统，面部识别录入人脸资料后，进行相应个性化设置，当下次用车时，只需打开该识别系统，系统进行人脸资料对比，识别成功后车内显示及相应设备就会依照已有定制进行自动调节。概念设计方案如图2.5和图2.6所示。图2.5 个性定制的汽车使用概念设计——故事板图2.5 个性定制的汽车使用概念设计——故事板（续）图2.6 个性定制的汽车使用概念设计——设计展示
概念案例：OLED个性化定制天窗概念设计
OLED个性化定制天窗，可以让用户随心所欲地变换车里氛围。用户可以用手机或iPad中的一款APP来控制天窗背景，可以根据个人喜好下载各类天窗壁纸，通过摇一摇的方式切换车天窗壁纸，让车内更加具有情趣氛围。概念设计方案如图2.7和图2.8所示。图2.7 OLED个性化定制天窗概念设计——故事板图2.8 OLED个性化定制天窗概念设计——设计效果2.2 互联驾驶
互联驾驶是汽车设备通过互联网接入，允许汽车内外的其他设备共享网络的技术，如图2.9所示。互联驾驶通常分两种情况，一种为车对车（Vehicle to Vehicle，V2V）的连接，另一种为车对互联网（Vehicle to Internet，V2I）的连接。互联驾驶需要通过第三方软件或嵌入式车内软件来连接。具体技术涉及DSRC、3G、4G、HTML5、云计算、高宽带等方面。图2.9 互联驾驶
几乎每种新车型都可以通过自身或车内的导航设备、手机、电脑等连接上网络，使驾驶者从独立驾驶行为逐步转变为现在的复合驾驶行为（连接网络所带来的多样性）。到2013年1月，已经有超过10亿的汽车驾驶者（2009年为9.65亿），这比2012年3月的Facebook的活跃用户数量（9.01亿）多很多。可以预计，在未来将出现大量的汽车服务等相关车载应用与服务。例如，福特2013年在中国推出了新一代SYNCAppLink技术及9款全新应用程序，以提升搭载AppLink系统福特汽车的驾驶体验，并实现智能手机应用程序与车辆之间更好的互联，如图2.10所示。这些应用程序分别来自百度、新浪、高德、豆瓣FM等，消费者通过简单的语音指令，就能将他们最爱的智能手机应用程序带入车内。
在众多车载应用中，最有可能出现的是一个基于地理位置（LBS）的车内社交应用（类似于Facebook）。汽车作为一个社交工具不同于一般移动设备（手机、平板等），它应有一些自己的特征，例如不易手动输入信息、注重分享地点以及路线、操作简单等。目前Facebook用户为他们社交网中的所有用户提供状态信息，包括社交状态、照片等。汽车人机交互界面设计关心的不只是驾驶者之间的社交互动，更多的是汽车领域作为一个潜力巨大的现实社会社交场合的机会与价值。驾驶者相对容易地在任意时间通过车载信息系统、导航设备、GPS信息来提供状态信息（地点、速度、驾驶目的地等）。图2.10 福特SYNCAppLink技术（图片来自福特汽车官方网站）
从用户心理层面来看，车载环境下的社交也是一个具有特殊环境和需求的场合，如图2.11所示。车辆是一个和办公室、家庭不同的社交环境，在这样的环境中，人们的行为、任务均有所不同。因此，在这种特殊环境下如何进行社交就具有较大的挑战。首先，时间有限。驾驶车辆始终还是占据主要的注意力资源。其次，社交形式也有限制。汽车联网以后，其信息量也跟随着不断增大，驾驶者越来越难以处理所有的信息，设计者应该减轻驾驶者的信息负担，把一些信息与任务以最合适的方式显示，来保证行车安全。在这些问题中最为关键的是动机和需求：为什么人们会在车上社交?如何引导?因此，车内社交不可能是简单地将现有的社交工具直接移植到车上即可，而是要充分考虑车载环境的特殊需求，满足需求和动机。图2.11 社交网络与汽车
概念案例：汽车社交概念设计
图2.12为车联网概念设计。图2.12 车联网创新概念设计——故事板图2.12 车联网创新概念设计——故事板（续）2.3 可穿戴设备
可穿戴技术可以弥补空间手势交互的不足，在自由度、交互舒适性方面会有更佳的体验。同时，可穿戴技术可以获得驾驶员与乘员的个体生物信息，可以和现有的行车数据一起构成未来汽车人机交互界面的主要内容。
谷歌公司推出Google Glass后，立即受到不少车企的关注，戴姆勒就计划将谷歌眼镜整合到奔驰的汽车导航系统中。2013年，日产汽车公司展示了一款名为3E的可穿戴眼镜，造型非常具有未来感和科技感。3E镜片有一玻璃显示器，可显示汽车的各种数据。佩戴者可以利用3E实现车辆遥控，还可将所需信息投影到驾驶者所佩戴的左眼前方屏幕上。同时，日产还展示了一款Nismo概念手表，号称是首款可连接汽车和驾驶员的智能手表，能够远程读取车速、油耗等数据。此外，还能监控驾驶员的健康状况，显示心跳频率等信息；如果驾驶员心率过快，会自动发出警告。图2.13是日产公司设计的Nismo概念手表。图2.13 日产公司设计的Nismo概念手表（图片来自日产汽车官方网站）
可穿戴技术融入汽车，最重要的是需要考虑汽车这一环境（驾驶情景与乘坐情景）的特殊性，同时也要适用于日常生活场景，如图2.14所示。怎样在这两种情景中共同适用，并且相互切换自如，是设计的关键问题。此外，当我们已经有了越来越多的移动设备，如手机、智能手表和各种需要携带的智能设备等之后，所需做的就是在给用户带来便利的基础上，保持自然性。通过可穿戴设备，很可能会使得自然交互成为汽车人机交互界面的主流和核心。例如后面的案例中提及的手表设计，其主要功能就是满足驾驶人员的手势控制。图2.14 可穿戴设备与汽车
概念案例：车载可穿戴手表的概念设计
这款可穿戴手表在日常的生活中就像普通的手表一样，具有指示时间的功能。同时，它能实时记录佩戴者的身体健康数据，在突发性疾病发作前预警，防止在开车的时候突发疾病而导致更严重的后果。另外，它可作为一个与车连接的控制器，结合自定义手势对车内设备进行操控。故事板如图2.15所示，详细设计说明如图2.16所示。图2.15 车载可穿戴手表创新概念——故事板图2.15 车载可穿戴手表创新概念——故事板（续）
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