1.2.1 设计辅助

随着社会发展和科技进步，人们对生活质量的要求越来越高，消费需求也逐渐上升到了精神与情感层面。因此，为满足消费者的精神与情感需求，人们试图运用感性工学的原理把这些不定量、无法具体表现出来的因素以定量的形式呈现出来，从而建立了感性设计辅助系统。设计辅助主要是指收集产品样本和产品感性意象语汇资料，结合产品分解出的设计元素进行用户调研，通过相关数学模型对调研数据进行分析，从中建立感性意象与产品设计之间的关系模型，获得所需的产品设计元素，进而设计出符合用户感性需求的产品。随着科技发展和设计对象的复杂化，单凭问卷或访谈等主观方法进行设计评价存在局限性，可能会因为主观数据的准确度问题难以挖掘用户的潜在需求。这就需要在设计辅助的研究中，同步采集和分析生理信号来获取更加真实、直观的用户心理与生理活动数据，并通过这些数据建立信号特征与用户需求的映射关系，以实现精准、客观的设计评估。目前，关于生理信号指标的设计辅助主要体现在产品设计评价、用户体验评价以及平面设计评价等方面。

1.产品设计评价

产品设计评价是指对产品设计的方案进行比较，评定各种方案的价值，从而筛选出最佳的设计方案。合理的设计评价方法能有效保证产品设计质量，降低设计的盲目性，提高设计效率，从而为设计改进提供依据。基于人体生理指标的产品设计评价方法以人体负荷为中心，以人体生理参数为指标，通过人体生理指标描述不同设计方案对人体负荷的影响，建立设计方案与人体之间的联系，为设计方案的筛选提供参考，体现了以人为本的设计思想。

在产品设计领域，越来越多的研究者采用视觉轨迹判断被试的心理状态，从而获取用户需求。麻亚博(2017)提出了基于眼动信号评价产品设计要素的重要程度的方法，并建立评价模型，对被试观察产品时的眼动信号指标进行计算，得出产品设计要素的重要度排行，以汽车前脸为例验证了模型的可用性。Wang等(2020)采用眼动追踪和问卷调查的方法，探讨产品形象背景复杂性对消费者注意、信息加工和购买意愿的影响，还考虑了消费者认知风格的调节作用。Wu等(2018)基于眼动信号和脑电信号，对用户观看汽车设计方案时的心理尺度与审美观进行客观评价，解决了专家或领导者在汽车工业设计方案评价中主观决策缺乏科学依据的问题。实验结果表明，在评价汽车工业设计方案的过程中，相对于用户的主观问卷数据，眼动信号指标和脑电信号指标能使选择的结果更加客观与准确。

2.用户体验评价

用户体验是人机交互领域中的一个分支，主要是指人机交互中个人的主观感知与感受，以及其对交互的产品、系统或服务等使用或预期使用所产生的响应。用户体验结合了可用性、有用性和情感。其中，情感对互动体验质量的影响备受关注。用户体验的目标是通过关注积极的情绪来预防沮丧和不满等情绪。

对于用户体验评价，可以通过问卷调查、访谈和视频分析等多种方法进行测量。然而，这些方法相对费时，且易受主观因素的影响。为解决这些问题，研究人员引入了诸如面部表情、语音语调和生理信号分析等方法。Keskin 等(2002)采用将眼动信号和脑电信号相结合的方法，研讨了不同难度（简单、中等、困难）下专家型和新手型地图使用者在检索地图相关信息时的认知过程。基于城市地标的导航过程容易混淆变量且无法在真实环境中获取可靠数据，很难在严格的方式下进行研究。为了更好地理解城市导航任务中地标使用和识别的神经过程，Rounds 等(2020)开发了一个虚拟环境和脑电信号的研究平台，如图1.2所示。这个平台可以在虚拟环境中调整不同建筑的建筑参数，能对特定的设计特征进行隔离和测试，以确定它们是否可以作为地标。为了准确、定量地描述建筑空间环境对人的主观感知的影响，Li等(2020)同样使用虚拟环境和脑电信号在开放的室外空间、半开放的图书馆与封闭的地下室环境中，研究了人类感知的变化，包括生理、心理和工作效率指标。通过分析主观问卷与脑电β节律的相关性，揭示了主观感知与生理信号的相关性，并推导出不同环境对工作效率的影响机制，为基于居住者的满意度和身心健康的建筑空间设计提供了更有价值的参考。

图1.2 沉浸在城市环境中的虚拟环境（参与者视角的屏幕截图）

3.平面设计评价

平面设计又称图形设计，泛指通过创造与结合多种符号、图片和文字传达信息的视觉表现方式。常见的平面设计包括杂志、广告、产品包装和网页设计。在数字时代环境下，良好的平面布局有助于用户快速、高效地获取信息，进行视觉搜索并成功完成相关操作，增强用户对系统的积极认知，从而使产品为企业带来更多利润。随着数字接口在复杂系统中的广泛应用，复杂系统的平面设计变得越来越迫切。

为了优化用户在浏览网页时的交互体验，国内外许多专家学者对网页界面布局进行了研究，如图1.3所示(Shao et al.,2015; Courtemanche et al.,2018)。胡占梅(2014)通过分析用户的人脸表情、肢体行为、生理信号和文本输出等情感表现，了解用户的情感需求，设计出符合儿童认知与情感特点的汉语学习网站。Hong等(2021)利用眼动仪考察了网络动画效果对在线消费者在浏览和搜索任务中的注意力和回忆的影响。Stevens 等(2020)通过眼动信号研究调查了不同电子烟广告对年轻人的影响，并提出相应的电子烟广告监管策略。Lou 等(2020)提出了一种设计方案评价框架及一种多组决策算法来实现协同设计方案评估，系统分析了设计师、专家和客户的评级过程，利用脑电信号来探究顾客在产品使用过程中的隐性心理状态及模糊测度，并和 Choquet 积分对多组决策者的评价结果进行综合，以确定最优设计方案。

图1.3 网页眼动测评时的扫描路径示意与网页眼动测评时的热区示意（深色区域表示用户注视的频率更高）