薛澄岐博士,東南大學教授、博士生導師,東南大學產品設計與可靠性工程研究所所長,工業設計博士點、設計學碩士點負責人。研究方向包括神經設計學、復雜信息系統人機界面設計、大數據可視化設計、先進交互設計與技術、產品設計及可用性工程。
科技更加傾向于解決技術問題,是人類社會發展中物的要素,設計則更多關注人的問題,是人類社會發展中人的要素。薛澄岐教授認為,設計實際 上是研究人的學科,研究人的生理、心理、審美、社會性、環境適應性、生活方式的學科。所以,從一定程度上看,科技和設計的關系在于:科技為設計研究的展開提供了手段、思路和實現的途徑,設計則是將科技進步和成果轉變為改變人類生活方式的創新性活動,科技和設計相結合,共同成為推動人類社會進步的重要力量。
《設計》:請您介紹一下東南大學工業設計專業的辦學特色。
薛澄岐:在設計學科蓬勃發展的大背景下,迫切需要思考如何打造具有自身特色的學科發展道路。東南大學工業設計專業的辦學特色把人才培養和設計實踐結合起來,和國家高科技、重大工程相結合,堅持工程、技術與藝術相結合的特點,圍繞為國家尖端戰略服務、拓展國際化視野、加強和國外一流大學交流和互動的思想,培養和國際接軌的具有科學思維和素養的設計研究型人才。具體的舉措以創新人才培養和創新設計研究為目標,堅持“一流科學研究+一流培養體系=一流人才培養”的理念,踐行“與世界一流大學為伍,培育國際化高端設計人才”,在國際化辦學的平臺上、在科學研究的氛圍中培養具有科學素養的高層次國際化工業設計人才。具體體現在三個方面:高起點的科研型學科定位、高水平的實踐成果轉化、高標準的國際合作交流三個方面。
國家自然科學基金項目:數字界面視覺信息認知的腦機制研究
1.高起點的科研型學科定位:百年前包豪斯提出了技術與藝術相結合的理念,較之國內繁多的設計教育分支,東南大學工業設計學科立足于超強的工科背景,再結合一流的藝術學積淀,立足工業設計二級學科博士點和藝術學理論一級學科博士點,以高標準的研究型教育為引領,將高端設計人才培養和科學研究交叉滲透。把設計建立在科學研究的基礎上,使設計學科上升到科學的層面,促進設計學科往高端綜合發展。通過承擔國家級的基礎研究、工程及產品設計項目,培養學生建立理性科學設計的研究能力。東南大學努力探索工業設計的科學研究方法,并使之研究成果形成市場化的生產能力,進而提升工業設計的專業價值和經濟價值。近年來工業設計學科主持承擔國家自然科學基金項目7項,航空科學基金5項,GF類基金等共計30余項。
2.高水平的實踐成果轉化:把設計實踐與科學研究緊密結合,使東南大學工業設計圍繞國家高科技和國家重大工程加強學科建設和人才培養。深度參與國家海、陸、空、天多項重大工程及企業合作項目,取得巨大經濟效益。2016年10月神舟十一號載人航天飛船成功在軌飛行30天,東南大學的設計獲兩位航天員好評。學生通過參與國家重點工程和國家各類基礎研究項目,培養和強化了科學設計能力,畢業生受到高層次用人單位的歡迎。
3.高標準的國際合作交流:東南大學一直堅持培養與國際接軌的具有科學思維和素養的設計研究型人才。2012年東南大學和澳大利亞蒙納士大學聯合培養雙學位博士、碩士研究生。東南大學工業設計跨學科的設計研究成果,也引起世界一流大學的關注和興趣。2013-2019年間,已和麻省理工學院、卡耐基梅隆大學、普渡大學、多倫多大學、英屬哥倫比亞大學等一批世界著名一流大學建立了聯合培養博士研究生機制,開展大數據可視化設計、神經設計學、設計與認識決策等一系列前沿合作研究。
國家自然科學基金項目:面向大數據的信息可視化設計方法研究
《設計》:您如何看待科技與設計之間的關系?如何才算完美結合?
薛澄岐:科學技術的不斷發展,為人類社會的發展和改善人的生活提供了無限可能,科技進步的根本目的,是探索未知,為人類尋求更好的生活質量、生存環境和空間、人類可持續發展的未來。按照2015年世界設計組織對設計的定義,“設計是通過其輸出物對社會、經濟、環境及倫理方面問題的回應,旨在創造一個更好的世界”。可見,科技和設計的目的是異曲同工和殊途同歸,都是為創造人類美好生活服務的。
科技更加傾向于解決技術問題,是人類社會發展中物的要素,設計則更多關注人的問題,是人類社會發展中人的要素,我經常對研究生論文選題說一句話,“判斷該選題是否符合工業設計學科,就看其研究是否和人有關。”設計實際上是研究人的學科,研究人的生理、心理、審美、社會性、環境適應性、生活方式的學科。所以,從一定程度上看,科技和設計的關系在于:科技為設計研究的展開提供了手段、思路和實現的途徑,設計則是將科技進步和成果轉變為改變人類生活方式的創新性活動,科技和設計相結合,共同成為推動人類社會進步的重要力量。所以科技和設計的關系正如兩者研究對象一樣,人-機(物)-環境是相互依存,缺一不可的。
科技與設計的關系是如此緊密,要做到兩者的完美結合,那就是你中有我,我中有你。科技不再是冰冷冷的技術,應該表現出對人的關懷,設計則應該把科技思想融入,提倡設計的科學指導和科學方法。
航空科學基金項目:面向信息化環境的航電系統人機交互界面設計研究
《設計》:請介紹一下國際上人機交互設計的主流發展趨勢。
薛澄岐:近幾年來,人機交互體系和用戶界面范式一直在經歷著快速的演變和創新,當今我們置身于數字化、智能化的信息時代,人機界面系統設計與其他學科的交叉融合變得越來越緊密。人機界面從傳統的按鍵、控制開關等部件顯示的人-機交互單一模式,逐漸融合媒體交互技術、動畫、虛擬仿真等新興學科知識,發展成為人與大數據系統相互交流和溝通,決策與執行的交互媒介。
Web易用性大師Jakob Nielsen曾對下一代人機交互發展做出預言,一方面,未來人機交互將有更多的媒體類型構成更高的信息維度;另一方面,交互也將高度便攜和個性化。期望構建更加自然、高效并且支持協作的人機交互體系,對人機界面提出了更高層次的要求,是目前國際上人機交互設計的普遍共識。
人機交互設計需要融合的旁系學科知識很多,這是一個不斷摒棄傳統方式、不斷更新科學技術、不斷探索人類大腦認知的與時俱進的研究方向。從事人機界面系統設計,需要考慮認知科學、計算機科學、人因工程、生物醫學、神經科學、信息工程、人工智能等多學科技術和知識的交叉融合,這是極具挑戰性的知識嫁接,其發展不僅要從生理學、心理學、解剖學、管理學、系統學等多學科的交叉研究人與機的關系,更要從人的認知腦科學、大型動態畫面、多重控制終端、數字化的儀表信息等多方面研究人機界面信息呈現形式、控件圖標的布局原則以及告警信息的表現方式。新的挑戰下,融合信息科學、設計科學、控制學科、神經設計等相關領域,多通道人機共融下的自然人機交互將成為國際上人機交互設計的主流發展趨勢。迎接人機智能共融交互時代的到來,是一項極具誘惑、挑戰和艱巨的任務。
航空科學基金項目:頭盔瞄準數字顯示界面設計與工效學評估研究
《設計》:作為國內復雜信息系統數字界面人機交互設計領域的先行者,您如何評價目前國內人機交互設計的發展現狀及水平?
薛澄岐:目前國內正處于人機交互體系由數字化控制向智能控制自然交互發展過渡的一個關鍵階段。先進人機交互設計技術已經成為國家層面的重要技術攻關方向和面向未來高端競爭的手段和措施,在智能制造、載人航天、載人登月、教育等領域得到愈來愈重要的作用,自我國出臺《中國制造2025》以來,強調推動新一代信息技術與制造技術融合發展,著力發展智能裝備和智能產品。隨著信息技術、新能源、新材料等重要領域和前沿方向的革命性突破和交叉融合,正在引發新一輪產業變革,人機界面已經成為智能工業不可缺少的部分。
正如美軍宙斯盾系統,通過改進軟件人機交互界面的設計,可以提升10-15%的戰斗力,可見人機界面交互設計對提升裝備整體性能的重要性和突出貢獻。中國是全球人機界面需求量最大的市場,但不是全球人機界面產品銷售額最高的市場,低端人機界面用戶在國內占有較大的份額。國內近年來也認識到人機交互設計是高科技系統的軟實力,和硬件系統有著同等的重要性。國家在國防和關系國計民生的重大領域,非常重視人機交互技術和設計工作,人機界面交互設計的整體水平有很大提升,國家和企業也不斷加大投入,但和世界先進水平相比,還是有一定差距。因此國家也充分認識到這些差距,在各類科技項目中均設有圍繞人機交互技術的研究專項,以加強該領域的研究設計水平和提升技術實力。
從人機界面系統設計的角度來看,信息顯示、信息呈現方式、數據可視化正是人機交互設計的主要研究內容。語音、手勢等交互技術已經逐步應用在實際產品中,人機交互設計將在形式、觀念、應用場合當方面都有所變化,多通道融合交互即將成為主流的交互形式。同時,全球正處在人工智能時代,人工智能時代的人機協作是一個系統工程,人機界面交互設計成為該系統工程的凸顯要素。
復雜信息系統人機交互數字界面設計研究
《設計》:面對科學技術的迅速發展,高校教師如何保持領先的狀態?
薛澄岐:首先必須明確的是,高校教師要能夠幫助學生樹立正確的世界觀、價值觀、人生觀,同時也要傳授學生未來職場需具備的職業技能、職業素養和繼續學習的能力,培養未來社會的棟梁之材。在科學技術飛速發展的今天,高校教師要保持領先狀態并成為優秀教師,需要具備下面4項能力:一是要具有深厚的專業基本理論、基本方法和基本技能的能力;二是具有不斷學習、吸收和消化新技術、新知識的能力;三是不斷提高學術水平、加強設計研究、走縱向研究和橫向設計相結合的研究設計之路的能力。對于培養碩博研究生高層次人才的高校教師,還應該具有緊跟學術前沿,加強學科交叉,敏銳把握學科研究方向,提高自身設計研究的高度、廣度、深度的能力;四是具有國際化的視野,加強和國際同行、組織間的交流與互動,洞悉專業國際發展和學術走向的能力。
簡而言之,高校教師應具有開闊的眼界和扎實的專業理論知識,對于知識,要同時兼具廣度和深度,知識的廣度能夠幫助教師判斷學科發展及研究的走向,而深度則是教師能夠在學術之路走多遠的保障。當然這些都是建立在終身學習的基礎之上的,持續的學習、思考和實踐是高校教師的必備素質。對新的技術保持開放的態度,將可用的新技術及時納入自身的教學和研究中來。
載人航天航天員(ITEM)交互式電子手冊設計研究。并在2016年10月神舟十一號載人航天飛船在軌30天期間,協助完成空間科學實驗和技術試驗,獲兩位航天員好評。
《設計》:您認為未來的工業設計的發展趨勢是怎樣的?
薛澄岐:2007年,溫家寶總理在中國工業設計協會呈送的報告上批示“要高度重視工業設計”,到現在已經過去了十三年,在這十幾年時間里,國家出臺了很多支持工業設計發展的方針和政策,同時也成立了一大批國家級的工業設計中心,近期還在籌劃成立國家工業設計研究院,工業設計在中國制造的轉型過程中,已經上升到國家戰略層面,其作用和影響力越來越大。
未來工業設計的發展趨勢將體現在下面幾個方面:
1.工業設計將會從傳統輕工行業,進入到國家高科技和重點工程領域,服務國家戰略,并扮演越來越重要的角色;
2.工業設計將成為很多新創企業和高技術企業市場競爭和價值體現的重要組成部分;
3.工業設計的科學設計體系和評價方法將得以逐步建立,對工程設計產生影響,學科地位得到提升;
4.工業設計的系統觀將被普遍接受,并在設計過程中得以體現;
5.工業設計改變社會、改變人們的生活方式、改變人們的觀念,將成為常態;
6.各類國家級科技成果大獎的舞臺上,工業設計的身影將會出現;
7.技術突飛猛進的時代,工業設計對技術的推動作用和集成創新表現,將超出想象;
8.與工科相結合的工業設計人才將受到社會的歡迎,就業前景看好。
先進交互設計與AR/VR研究
《設計》:您如何看待現在人工智能的飛速發展給設計帶來的影響?
薛澄岐:人工智能為設計提供了新的手段和機遇,可以進一步提高設計質量,為設計提供更多的可能性,讓設計插上技術的翅膀。
首先,人工智能技術將帶來創新思維的顛覆。一方面,以生成對抗網絡為代表的生成模型,使設計人員能夠通過調整輸入和相關參數,從而生成各種類型、風格的設計結果。在這種數據驅動的設計探索中,其創意空間遠遠大于人腦創意的范疇。另一方面,數據挖掘相關技術可以幫助設計師探索數據的潛在價值,發現新的可行設計,從而激發設計人員創意和想象力。
另外,人工智能技術還將帶來用戶體驗的革新。智能時代,各類智能識別技術為交互設計提供了更多的可能。通過多通道信息的智能融合,不僅有利于組合多種交互方式,拓展交互操作的豐富性,還能有效提升單一通道的識別精度,從而降低交互的復雜度,提高交互的沉浸感、自然性、準確性。
最后,是智能技術對評價方法的重塑。傳統的設計評價方法往往存在時間人力成本較高、科學性不足等特點。通過以計算機視覺為代表識別技術,結合對現有調研數據、實驗數據的訓練學習,可以實現基于設計特征的評價預測,將會大大減少了設計評價的成本。讓設計評價變得科學、可信和高效。
AI與大數據信息可視化設計研究
《設計》:您認為設計師應當掌握什么樣的知識和能力來應對時代的發展?與此同時我們的設計教育應當如何適應時代?
薛澄岐:我覺得首先還是需要對時代發展的深入思考與理解。比如在20世紀70年代,人們因為對機器高效能的崇拜而產生了機器美學,在設計時將產品內部零件和機構暴露出來,并用一些金屬材料來凸顯這種高科技風格。而到了21世紀初,面對信息激增和觸屏等新的交互方式,去除多余裝飾、簡化圖標的扁平化設計就應運而生了。隨著數據時代下計算機可視化技術的發展,近年來無論是產品還是平面作品中都開始流行參數化設計風格。當設計師對于時代發展有著自身思考與理解的話,就能夠坦然面對這些外顯的變化。
作為優秀的設計師,應該具有設計學科的基礎理論和專業知識,同時,設計師還應該具備豐富的其他多學科知識。優秀設計師的素養在于其設計產品需綜合考慮人、社會、環境三者的關系,設計是一個容納多學科知識的工作,要深入理解人、機、環系統,理解設計中藝術和技術的結合。設計師要去了解人的生理、心理特征,社會與文化屬性,了解市場、技術與工藝、產品結構等方面的知識,此外設計師還需具備創新設計能力、設計表達與溝通能力、團隊合作能力、基于新技術的集成創新能力。既要有務實的設計思想,也要有超前的設計思維,還需要有對新技術和新知識敏銳的嗅覺。
設計教育要適應時代發展,就應該協調好教育中變與不變的關系。首先應該是以不變應萬變,就是培養學生掌握設計的理論知識和專業知識,基本的設計技能,創新的設計思維,這是不以時代而改變的;另外是與時俱進,在新技術層出不窮的時代,培養學生吸收新技術的能力,運用新技術的能力,學科交叉的能力,以及探求科學設計的精神。設計教育應當在培養學生設計思維的同時,培養學生集成創新的想象力以及利用先進技術解決問題的務實精神,既能頂天,更要立地的設計人才。
與世界一流大學聯合培養博士研究生
《設計》:計算機從最初的輔助設計發展到現在成為一種設計的范式,您如何看待未來人機交互設計的發展趨勢?
薛澄岐:《中國制造2025》《國家信息化發展戰略綱要》《新一代人工智能發展規劃》等戰略規劃中,人工智能、智能機器人、5G通信、航空航天裝備、先進軌道交通裝備、節能與新能源汽車、電力裝備等重點攻關領域的關鍵技術創新和落地應用,均需要用到高效、自然、智能、新型的人機交互技術,融入了腦控、眼控、手勢、體感、語音、遙操作等新型交互方式,已成為智能制造、載人航天、載人登月工程、武器裝備、單兵作戰系統、現代教育、社會服務等領域的關注焦點。先進人機交互已經上升成為國家戰略需求的關鍵技術。
未來的人機交互體系有望構建完備的智能控制自然交互體系,構建沉浸的3D交互顯示系統與多通道的人機交互方式,為用戶提供栩栩如生和身臨其境的沉浸式交互體驗。未來的人機交互將更重視用戶的直覺與感官,產品將允許用戶利用自身固有的認知習慣及其所熟知的生活化行為方式進行的交互動作,旨在提高交互的自然性和高效性。目前東南大學工業設計專業承擔了多項先進交互技術應用的項目,已在相關領域展現其應用價值和重要作用。
復雜信息系統人機交互界面設計應用研究
運用多感官、多模態的界面方案來理解周圍環境和相互交流,讓用戶獲得自然、本真和沉浸式的互動體驗是人機交互發展的最終目標。所以,未來的人機交互技術是向人機融合、智能人機交互、自然人機交互的方向發展。需要研究和解決的關鍵問題有:人機交互機制與基礎研究、先進人機交互技術研究、特因環境下人機交互技術與可用性研究、面向工程的人機交互應用研究等。聚焦點在于:人機交互的神經-認知機制研究;人機交互工效學評價機制;人機交互群體智能研究;人機交互多通道信息融合;人與智能系統交互和融合等領域。
產品系統設計及可用性研究