隨著近幾年自動駕駛技術(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交互趨勢，即減少了駕駛活動對用戶中心注意力的要求，同時提高了非駕駛活動對用戶中心注意力的分配，這將為更多的非駕駛活動相關(guān)的服務(wù)交互設(shè)計創(chuàng)造更多機會。因此，汽車的交互設(shè)計正隨著自動駕駛的來臨而發(fā)生根本性變化。

Part1

自動駕駛的HMI設(shè)計發(fā)生根本性變化

1. 交互設(shè)計的主體發(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，那么交互設(shè)計的主體將從傳統(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MC2概念車自動駕駛車交互設(shè)計

2. 交互設(shè)計信息需求的變化

（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）

國際汽車工程師協(xié)會（SAE）對駕駛自動化系統(tǒng)發(fā)展的闡述中表明將人逐漸從動態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)（DDT）中釋放出來時自動駕駛系統(tǒng)（ADS）從非自動化駕駛（0級）發(fā)展到完全自動化駕駛（5級）的根本目標(biāo)，同時心理學(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相關(guān)的信息娛樂需求。

Figure2. 馭勢MC2概念車的座椅設(shè)計

（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(tǒng)控制下的出行服務(wù)的一部分，這將導(dǎo)致對未來車內(nèi)用戶體驗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)交互級別轉(zhuǎn)變?yōu)椤安僮?行為-活動”

全智能車輛需要能夠觀察、理解、模擬、推斷和預(yù)測車廂內(nèi)的乘客、社會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別的活動。

Figure3. 自動駕駛產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)

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

從活動理論角度來看，智能系統(tǒng)的設(shè)計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(shè)計

基于旅程的用戶體驗質(zhì)量將由人們?nèi)绾畏峙渌麄兊淖⒁饬o到不同行駛場景中的多個任務(wù)來決定。其中用戶注意力分為中心注意力和外圍注意力，兩者之間的動態(tài)分布變化對應(yīng)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(tǒng)之間演變可以描述為“用戶注意力-活動”的螺旋循環(huán)迭代演進過程，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，外圍注意力分配給非駕駛相關(guān)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(guān)的活動，豐富用戶的相關(guān)旅程的服務(wù)體驗，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)的活動等。那么基于“用戶注意力-活動”的動態(tài)變化，未來汽車駕駛空間的交互設(shè)計帶來了新的挑戰(zhàn)。

（1）注意力釋放到非駕駛活動將改變設(shè)計的交互通道

當(dāng)用戶的注意力流動在多個非駕駛活動任務(wù)中時，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。那么自動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。例如隨著自動駕駛的級別增加，無人駕駛的交互可提供沉浸式體驗，譬如VR和觸摸屏。

（2）注意力回收到自動駕駛系統(tǒng)的駕駛循環(huán)中

與此同時，如何設(shè)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交互設(shè)計

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)控制為中心的人機界面交互過渡到兼顧非駕駛活動的混合布局，最終演變?yōu)橐苑邱{駛活動為主導(dǎo)的跨媒介、多設(shè)備、廣泛接觸點之間的交互。

Part2

L4自動駕駛車輛的3DHMI設(shè)計實踐

按照SAE自動駕駛級別的分類，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)鍵點是在L2自動駕駛到L3的過程中，因此L4自動駕駛系統(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，接下來通過馭勢探究的L4自動駕駛系統(tǒng)中的3DHMI設(shè)計來討論理解和實踐這一系列變化。

我們知道自動駕駛?cè)蝿?wù)交互級別轉(zhuǎn)變?yōu)椤安僮?行為-活動”?？梢源騻€比方，有了自動駕駛，用戶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“去哪里？”，同時去監(jiān)控AI的行為、狀態(tài)、事件。

Figure4. 駕駛?cè)蝿?wù)交互級別的轉(zhuǎn)變

我們在長期測試中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)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“為什么會停下來？”、“我接下來該怎么做？”。所以在體驗的過程中，我們期望有車內(nèi)的一個設(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)你需要解釋的時候，你總可以從它那里找到答案；當(dāng)你不需要解釋的時候，它不會打擾到你。

Video1. 3DHMI設(shè)計效果

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，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理解成一個個現(xiàn)實中有含義的對象。而且機器也有著對這些對象的邊界，屬性，運動，預(yù)測軌跡等信息進行更豐富的理解。它們的世界是三維的，如果用我們熟悉的二維界面的設(shè)計思路為乘客去還原AV正在處理的交通場景，那么乘客需要花費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松建立起與現(xiàn)實世界中的關(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)計會盡量減少模型的細節(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. 按照認知的過程，描繪AV世界

我們在16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可視化工具，了解自動駕駛車輛的當(dāng)前狀態(tài)、行程、調(diào)試信息。但是對于我們的客戶來說，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,

右為對應(yīng)的信息架構(gòu)

如何把AV那些復(fù)雜且工程的信息簡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知的過程分級，逐級將AV世界的信息呈現(xiàn)給用戶。

Figure8. 按照人類認知的過程整理信息

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(chǎn)生行為的過程也有相似的運行邏輯，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)實世界中的各種對象；然后通過決策和規(guī)劃過程，去思考當(dāng)前場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)期的動作和規(guī)劃。這個過程中，用戶可以通過對色彩，形狀，運動等信息，很本能地去感受地圖中的元素，車速，方向等信息；再進一步，用戶形成了意識，他們通過畫面中的對比、層次區(qū)分出了場景中的障礙物、交通標(biāo)識、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，比如車因為躲避行人而停下。這也是我們?yōu)槭裁吹煌▓鼍埃蚱剿懈兄獌?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里對應(yīng)的三種層次

3. 細節(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？”作為整個界面的核心內(nèi)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)劃路徑的長短、顏色、流動方向分別代表實時規(guī)劃的邊界、加減速的狀態(tài)、和運動的方向。干涉內(nèi)容也會被高亮起來去解釋其中的原因。

Figure 10. 在動態(tài)路徑上表達車的想法

（2）視角的切換，場景的轉(zhuǎn)變

視角決定了乘客和AV對話的關(guān)系。不同場景下，乘客和AV交流的內(nèi)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(jié)束后，較低的俯視視角可以幫助乘客對應(yīng)下車后的周邊環(huán)境。

Figure 11. 視角的切換對應(yīng)場景的轉(zhuǎn)變

同時我們也減少一些不必要的視角運動，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，我們會保證視角固定向前，而不是隨車擺來擺去。

Figure12. 換道時鎖定視角方向

（3）像電子游戲一樣

在整個設(shè)計的旅程中，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)測到前方的交通標(biāo)識，它會把標(biāo)識當(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注意到了并會遵守這個標(biāo)識。

Figure 13. 路況限速標(biāo)識

Part3

自動駕駛HMI設(shè)計機會探討

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

Figure 14. 自動駕駛產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計空間

在產(chǎn)品邏輯上，我們必須考慮自動駕駛產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)的三個基本維度，包括基于上文所述的駕駛員/用戶注意力-活動變化下系統(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，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)。通過整合這三個維度（人的參與、服務(wù)旅程和接觸點）去思考將為我們揭示一些新的設(shè)計機會。