改善人机之间心理交互的产品界面设计研究

In the human-machine interactions, the psychological load is the essential factor of operational difficultness of users, and it may result in operating fails or even disasters. Therefore, to improve the interaction, it is important to analyze the nature of the psychological load and psychological relationship between human and machine. In this project, 1) from the point of view of cognition psychology, the fundamental elements of cognition psychological load is systematically analyzed and then cognition models are set up; 2) separately, the cognition elements and information of machine interfaces are expressed digitally using the modern mathematical tools, accordingly, the interaction relationship is modeled by employing the artificial neural net works technique, thereby, an optimal interface design solution for minimizing the psychological load can be obtained; 3) meanwhile, the models, types and elements of human-machine interface design under non-cognition psychology conditions are studied; and 4) at this point, considering both the cognition and non-cognition conditions, the global optimal design searching is proceeded using cluster and compound-objective optimization algorithms. The above methods are illustrated with industrial products like engineering machines. At last, it is expected to establish a human-machine interface design theory aiming to improve the psychological interactions, and thus it can provide an effective and scientific design and analysis method for the development of human-centered products and interfaces oriented to cognition psychology.

人机交互中，心理负荷是增加用户操作难度、导致操作出错甚至灾难发生的首要原因，如何科学地分析心理负荷的本质及人机之间的心理交互关系，是改善人机心理交互障碍的关键。本项目:1）从认知心理学的角度，系统分析认知心理负荷的组成因素，建立用户的认知心理模型；2）运用现代数学工具，分别将人的认知心理因素和机器的界面信息进行数学描述，并利用人工神经网络建立两者之间的交互关系模型，进行最优心理交互的界面方案求解；3）同时研究分析非认知心理条件下人机界面方案的构成方式、类型和元素，以模糊集表示该方案集；4）最后利用聚类算法和多目标优化算法对综合考虑认知心理和非认知心理约束的界面设计方案进行全局最优求解，并以典型工业产品界面（如工程机械产品）为实例，对本项目所提的理论和方法进行应用验证。最终形成以改善认知心理交互为目标的人机界面设计理论体系，为面向认知心理的人性化产品和界面设计提供科学的设计和分析手段。

人机交互中，心理负荷是增加用户操作难度、导致操作出错甚至灾难发生的首要原因，如何科学地分析心理负荷的本质及人机之间的心理交互关系，是改善人机心理交互障碍的关键。本项目:1）以日常的操作界面为例，从认知心理学的角度，系统分析认知心理负荷的组成因素，建立用户的认知心理模型；2）运用现代数学工具，分别将人的认知心理因素和机器的界面信息进行数学描述，并利用现代数学建模方法建立两者之间的交互关系模型，进行最优心理交互的界面方案求解；3）同时研究分析非认知心理条件下人机界面方案的构成方式、类型和元素，以模糊集表示该方案集；4）最后利用聚类算法和多目标优化算法对综合考虑认知心理和非认知心理约束的界面设计方案进行全局最优求解，并以典型工业产品界面（如网络积分商城、自动售货机界面、电子商务平台）为实例，对本项目所提的理论和方法进行应用和实验验证。.在网络积分商城界面案例中，利用决策树，分析了积分商城界面交互中的人机影响因素，建立了用户层次体验模型，对其界面进行了心理交互的改进设计，使使用效率提高，出错率降低。.在自动售货机的交互界面设计中，比较了传统以机器为中心的设计和以用户为中心的设计界面的各种操作差异，建立了各类售货机的界面交互系统模型，提高用户信任度，改进了交互效率，并在实验中进行验证。.此外，项目对电子商务平台的交互系统进行系统分析和研究，项目采用模糊综合提取评价交互式顾客信任因素，设置信任行为的问题框架和假设，得出交互中的用户信任行为操作标准，利用黑箱模型得出信誉系统中的三个关键因素：用户经验、建议提供者、交易因素，最终构建基于信任模型的系统框架图，完成交互平台的创新设计。.最终形成以改善认知心理交互为目标的人机界面设计理论体系，为面向认知心理的人性化产品和界面设计提供科学的设计和分析手段。