物联系统中的家居产品开发设计范文

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从2014年下半年到2015年，“物联网”取代“大数据”成为又一被全领域热炒的概念，趁此东风各类自带物联网、互联网标签的新产品和设计纷至迭出成井喷之势。多数设计一经亮相便夺人眼球，在众筹上一呼百应，然而产品面市之后却反映平平，许多用户评价都难掩失落，对“物联网”的质疑之声也随之此起彼伏。不得不说，这些新设计中有相当一部分是在浑水摸鱼，汽车加装3G模块可上网，自行车可记录里程和生物学信息，电灯可用手机开关等，这些被标榜以“物联网”之名的功能，看似很有意义，实际上远远不够，并没有使得设备使用和人的生活更高效，只不过又将手机加入进来，用户依然受制于设备之间的通信冗余，事实也证明，市场对这类兜售概念和情怀的产品并不买账。

物联网源自于欧盟的IoT（TheInternetofThings）概念，这个说法略有误导之嫌，因为并没有新的“网”被建立出来，从工业设计的角度看，美国采用了更加专业的表述：CyberPhysicalSystem（CPS），直译为物与物相联的系统，即物联系统。物联实现的是设备与设备之间自动通讯，实现无缝互操作及对数据的泛化抽取和使用。原有设备与设备间需要介由人去交换信息和确认下一步动作，而物联系统中的设备之间可以直接通信，通过预设机制自动完成工作，如人们不需要查看牛奶和鸡蛋是否过期或用完，而由冰箱自动处理存储信息，联系清理或联网下订单。物联产品的工作更智能、更高效，进一步削减了人的冗务，当扩展到家庭、办公、社区、城市甚至更广的范畴，物联系统将从全局实现更高质量的生活，其远景从IBM的智慧地球计划中可窥见一斑。

一、物联产品和家庭物联系统

从单一产品角度看，物联系统中的设备具有与用户和其他设备信息和功能互联的基本特征。以NEST恒温器为例，NEST会识别房中是否有人、记录用户的作息习惯和温度喜好，并且会利用算法自动生成设置方案，经过一段时间的记录，NEST就会自动制订恒温器的时间和控温计划，无需用户再行设置。NEST已经具备一定意义的物联产品的特性，除此之外，完全意义的物联产品还表现在与所处系统内的其他设备互通有无，例如：恒温器会在即将开始运行时“告知”受其关联的设备，窗户获知后自动关闭以节能，加湿器获知后开启监测湿度等。从系统来看，家庭物联系统在层级上处在基础的位置，较简单的产品结构和小环境使得它的搭建相对容易。从目前的市场看，智能家庭的概念似乎与家庭物联系统的概念有所相合，传统自动化出身的智能家居厂商提供的往往是面向照明、安防、可视化等住宅控制的智能系统，而以多设备互联为核心的家庭物联系统，更多的是互联网型企业的天下。实际上近2年来，家电企业、移动端厂家、云平台等在这一领域动作频繁，国内小米和百度都从路由下手，不断新的家居产品和软件；海尔、美的等传统家电厂商也开始独立或与移动端合作开发物联家居产品；国际上，Google一直都不掩饰其全方位OS生态链的野心，在对物联技术研发和系统搭建上走在最前；同为互联网企业巨头的Apple占有最广的目标用户数据端口，此次推出新的可携终端和HomeKit组件也明确表达了这方向的意图。从家庭物联系统的功能和应用场景看，高技术消费化加上通用家居设备普遍缓慢的汰换速度，让达到这些设想还要走相当长的一段路，Gartner技术成熟度报告分析也表明智能家庭市场还需要10年的成长。尽管如此，物联系统家居产品及所带动的商机已经崛起，据预计到2018年物联网产业将占到全球半导体产业规模近10%，其中家用物联网市场接近50亿美元，近期诸多大型互联网企业的动向与这一趋势显然相合。

二、家庭物联系统的结构

从上文所述中不难发现，完全意义的物联系统功能实现的核心是大数据应用。自互联网发展以来，大数据的采集和累积早已不是问题，但对于物联系统中的产品而言，其所服务的最终客体是用户，而用户数据的深度挖掘，尤其是生物数据的抽取却是在近几年可穿戴产品消费化后才得以实现，人携终端不论是在数据信息角度还是交互控制角度，在家庭物联系统中都是无可置疑的核心。硬件技术上，设备间通讯是关键问题，这也是目前许多采用WiFi或蓝牙联接的物联网产品的薄弱之处。蓝牙和WiFi连接的认证时间和耗电都十分可观，并不适合物联系统的需求，目前来看更有发展空间的技术应是通过边缘路由链入互联网，以多跳网络和自组网进行多节点中继传递，以管理能耗和通信距离。实际上在今年5月的I/O大会上，Google的“智能家庭网关”硬件组所支持的Thread协议就是采用这样拓扑的物联通信标准，支持设备与邻近设备的低功耗通信。但显然Google并不是唯一先手，Intel、高通AllJoyn、Apple也都在推动各自的通信标准，以期抢占主导权。虽然从生产和经济角度而言，物联家居产品和核心硬件的消费化尚且有一段路要走，但技术上实现已经不是问题。以此为基础，我们可以规划出家庭物联系统的产品结构：1控制和管理中心产品：人携终端。目前最广泛的终端是智能手机，但可穿戴产品的崛起正在动摇手机的地位，毕竟后者在数据摄取上优势毕现。2其他物联系统家居产品和设备。包括传统家电类产品以及新电子化和智能化的设备，如门窗、淋浴、台灯等。

三、物联系统家居产品开发设计——功能

与传统家居场景和智能家居不同，家庭物联系统提供的服务更多地面向用户，对家居设备的应用场景进行扩展，走向更进一步的“智慧产品”和“智慧家庭”，在功能结构开发上都将有不同的方向。

（一）从系统的角度看，传统家居是在解决已知问题，而家庭物联系统旨在发现新问题并协同解决，进一步减少设备与用户之间的功能参与，加深信息参与。1立场和范畴家庭物联系统将与其他与用户相关的系统间进行信息和功能互联。2核心功能摄取数据和反馈。信息上主要体现在与相关的其他系统共享，以及提交报告、资料、计划等给用户终端。功能动作上的反馈主要体现在自主调整运行模式、发现和自主解决系统问题（如检修）等。提取信息和响应。对于某一设备而言，响应主要是指针对所得信息及指令开展工作。对于系统而言，响应还包括了配合用户活动等信息调整系统中各设备的运行，进行计划能源和时间管理等。

（二）从单一产品的角度看，物联系统中用户与产品之间的关系不再止于智能的操作与回应，而向更加智慧的交互关系进化，驱动这一进化实现的是设备外在功能自主性的大幅提升。1核心功能本机：物联系统家居产品可以自主识别和摄取数据、获取和同步信息，并依据信息为用户自动调整本机运行模式、制订和向用户提交计划。联机：产品可以自主与其他设备通讯，并要求其他设备合作。2扩展可用性突破传统家居产品的功能设置，以更能动的工作形态运行。

四、物联系统家居产品设计方向——产品形态

为满足上述功能要求，家居产品设计形态也随之有较多的调整，从所诉核心能力对产品形态的影响看有以下方向：

（一）深度学习能力物联产品具有能够为本机主动摄取数据并使用的深度学习能力，为此，除可联网外，产品设计中将会需要考虑对外数据端口和用户交互端口设计。深度学习的能力也让家居产品与用户之间的关系形态发生变化，要求对物联家居产品的人机交互设计也随之调整。1传感端口家用设备将使用传感端口摄取部分数据，例如NEST采用内置在显示屏内的运动探测器辨别家中是否有人。当然，如果泛化到全系统产品上，单机端口可能会被更高效的联合传感网取代。2传统人机交互界面的消解物联产品的自主性大大降低了用户对机端操作的需求，转而采用更灵活的Apps操作，传统家电嵌入机端的人机界面很可能就此消解。3多感官交互和虚拟交互设计因安全等原因尚需机端控制时，仅存的物理界面上也将引入多种感官响应触发的交互方式来优化用户的体验。例如Apple新提供的ForceTouch，可以辨别按压与点击从而触发不同响应，交互界面布局依然完整简洁，操作效率却得到了提高。又例如在OculusRiftDK2原型上，在游戏控制器中通过HapticFeedback提供给用户触觉反馈，AppleWatch也通过TapticEngine达到发送心跳的功能。虽然更细腻的多感官交互开发尚未消费化，但被称为下一代交互形式的触觉反馈显然开了个好头。实际上在人携终端的协同作用下，虚拟界面和手势交互甚至可以彻底送走物理界面，对于产品的交互设计而言将是颠覆性的。虚拟投影屏幕和投影键盘等早已问世，手势操作将是虚拟交互的核心。以GoogleATAPProjectSoli项目的最新研发进展为例，通过设备内置的微型组件已经可以感知和捕捉到空间中相当细微的手指运动，对位移、按钮、刻度、转盘等手势进行准确判断和响应，足够支持一整套完整的人机交互方案。同时，虚拟交互的实现，也让追求微型化的可穿戴设备和物联系统人携终端解决用户界面不佳的问题成为可能。

（二）自主性自主性是产品智慧化最直观的体现。物联产品将核心功能依赖于大数据，而能够说服市场买单变现的则是可视的对大数据的有效使用，在家庭物联系统中，这一点就体现在产品更加自主地自动工作。1运动组件功能拓展和自主工作的实现都或多或少要求设备具有运动组件，这些组件的加入无疑会对功能走向和外形带来很大影响。最直观的例子莫过于扫地工具从扫帚簸箕，到手持拖曳吸尘器，再到自动扫地机的演化，传统家用产品和通用电器固定、笨重和需要大量用户操作等状况显然在拖物联的后腿，运动组件将为一些产品设计和功能拓宽带来新的思路，也给产品主动利用多种能源创造了机会。2碎片化和小型化家居产品据功能进行形式上的碎片化和小型化可以促成工作形态从内向到外向的转变，有效提高设备的可用性，自主运行也更加可能。例如Luna洗衣球概念设计就是将传统洗衣机碎片化，将洗衣球投入脏衣篮进行洗衣和烘干工作（图1）。2015年CES上ZUtALabs的ThePocketPrinter打印机，同样与数十年无甚改观的传统打印机工作形态相反，可在纸面上自动移动完成打印工作（图2）。

（三）一体化与模块化当涉及设备间功能互联时不得不考虑物理接口的问题，一体化设计将多个密切互联的设备集中成一体，接口内化也就回避了这个问题；而模块化设计则干脆打碎设备，分散形态看似扩大了接口的问题，但同时也因此提供了更多更灵活的解决可能。1一体化家居产品这样的两极选择源于控制和功能范畴的不同，在核心功能上具有共性部件的多个设备上更倾向于集中，提高效率和简化使用。一体化设备更倾向于嵌入和半嵌入式，也许给产品设计留下的空间有限，但对人机交互设计提出了更高的要求。2模块化在要求有界处理和灵活工作的产品上，模块化似乎有更大的余力。恰如上述的自主性和碎片化，模块化给产品设计创造更多的空间，对家用场景的空间及能源计划、更新汰换和友好易用等方面也更有优势，分散的形态让设备与其他设备之间的功能互联和组合更容易，也许可以为外向物理接口的设计提供更简洁的可能。

（四）更多家居产品的重设计除了现有的通用家用电器之外，更多的设备会被推进电子化和智慧化以纳入家庭物联系统，已在进行中的比如台灯、门禁、镜子等，在可以预测的未来，家居产品将扩展更深入和广泛范围，门窗、桌面、衣柜、座椅等，都有足够的机会进行重设计。

五、小结

物联对深度学习、自主工作、互联感测等能力的要求让设备不再局限于智能，而向智慧进化，这不是简单的名称变化，而是人机交互的再一次颠覆性革新，对传统设计思路也将产生巨大影响，将产品开发推向全新的方向：功能的调整和进化，体验更佳的交互途径和人机界面可能，更加灵活的形态和高自主性，功能形态的解构和重组，以及更多设备的智慧化和物联化设计。以此为基础，产品设计将从概念推向实用，将家庭物联系统的设想逐步实现。物联系统的概念并非全然炒作，更是高新技术快速消费化和信息数据时代巨轮碾压的必然结果，物联并没有带来全新的产品，而是推动了物与物以及物与人甚至人与人之间关系的变动，为弥合这些变化，必然要求产品功能和人机交互方式的配合。在这一概念背后，带给产品设计的更是方向上的深思：创造新产品走向饱和，而挖掘新应用渐入佳境。在这一趋势下，产品开发设计应追随人和物关系的变动，随之不断探究新的方向。

作者：王鹤鸣 许懋琦 单位：华东理工大学艺术设计与传媒学院