交互因子导向下基于贝叶斯网络的产品创意设计过程建模

Current interaction-focusing product creative design is facing the key challenges that there are lacking of effective representation and constructive discovery of uncertain design knowledge. Therefore, this research aims to provide product creative design process model which can support orderly innovation from multiple perspectives, double expression by graphics - mathematics, and constructive discovery of hidden variables. This research will fuse multidisciplinary knowledge and semantic algorithm, and apply some methods such as scenario-task experiment, interaction experiment, questionnaire survey, expert interview and grey system modeling. Then, this research will carry out the following contents from the route of “object formalizing→simple model building→simple model spreading→verifying and optimizing”: defining the interaction factors, revealing the directed probabilistic quantitative relationship between interaction factors, building the simple Bayesian network model of creative design process. Moreover, this research will offer the methods of constructively discovering of hidden interaction factor variables, and design innovating driven by Naive Bayesian network model spreading. Based on these models and methods，this research will construct the prototype system for interaction oriented product creative design. This research can provide critical theory foundation and technology which support for normatively expressing the probabilistic design knowledge, constructively discovering the hidden interaction factor variables, and realizing the intelligent design in interaction-focusing product creative design stage.

针对在以交互体验价值为目标的产品创意设计中，缺乏对不确定性设计知识进行有效表达和建构性发现，项目以提供既支持多维有序创新、又支持图形-数学双重表达、还支持隐性变量建构性发现的产品创意设计过程模型为目标。项目融合多学科知识和语义算法，综合运用情境-任务实验、交互实验、问卷调查、专家访谈、灰色系统建模等研究方法，采取“对象形式化→朴素模型建构→朴素模型扩展→验证优化”的思路，借助贝叶斯网络工具，对交互因子导向下产品创意设计的过程建模开展研究。主要研究内容包括：界定交互因子，揭示交互因子间有向依存的概率量化关系，构建创意设计过程的朴素贝叶斯网络模型，提出隐性交互因子变量建构性发现和朴素贝叶斯网络模型扩展驱动设计创新的方法，构建交互导向下的产品创意设计原型系统。项目研究将为在产品创意设计阶段，实现不确定性设计知识的规范表达、隐性变量的建构性发现，以及实现计算机智能化设计提供关键理论基础与技术支撑。

针对在以交互体验价值为目标的产品创意设计中，缺乏对不确定性设计知识进行有效表达和建构性发现，项目以提供既支持“用户-产品”多维交互、又支持设计师多维有序创新、还支持隐性变量建构性发现、筛选与推理的产品创意设计过程模型为目标。项目融合多学科知识，综合运用情境-任务实验、交互实验、问卷调查、灰色系统建模等研究方法，采取“对象形式化→朴素模型建构→朴素模型扩展→应用验证优化”的思路，对交互因子导向下产品创意设计的过程建模开展研究。. 主要研究内容与结果包括：交互因子的界定与表征、揭示了交互因子间有向依存的概率量化关系，构建了交互过程基本语义网络框架，构建了交互因子导向下创意设计过程的基本模型和扩展模型，从知识表达与主观不确定性性知识推理的角度，揭示了产品使用过程中的广义“人——机”交互内涵和创意设计过程中“设计思维”与设计推理的机理。在研究过程中，结合企业设计实践，探索了研究成果在数控装备、大型工程车辆、智能安全装备和智能厨房电器系统设计中的应用方法，在对理论进行应用、验证和优化的同时，为项目成果的应用提供了可参考借鉴的成功范式。. 研究成果为面向交互体验价值的产品创意设计提供了用户需求研究、不确定性设计知识表达和建构性发现的有效手段和方法，能直接应用于企业新产品的开发设计，具有广泛的产业应用前景；也能为进一步实现交互体验价值导向下产品创意设计的计算机智能化提供理论知识和技术支持，支持智能化创新设计系统的开发。