数字交互技术（共10篇）
数字交互技术 篇1
对于交互技术,主要是人机互动,是通过计算机输入、设备输出来实现人与计算机对话的一种途径,作为新时期的产物,数字媒体艺术是一种科技和艺术结合的形式,对交互性有更加严格的要求,在这种情况下,数字媒体艺术中的交互技术也得到更加深入的发展。
一、数字媒体艺术的概述
1. 数字媒体艺术的概述
数字媒体艺术的基础为现代传媒技术和数字科技,主要是将艺术的感性思维同人的理性思维融合在一起的艺术形式。随着社会的发展和科技、媒体的进步,越来越多的数字媒体艺术开始出现并应用于展览展示设计之中。到了八十年代计算机已经深入地进入了展示方式和展示设计辅助手段的领域,为观众打开了一道绚烂多彩的奇幻大门。数字媒体艺术的表现形式包含借助数字技术、数字媒体等创作其他视觉艺术作品,如平面艺术设计、数字视频、工业设计、展示艺术设计、建筑环境设计等,表现方法外延涉及较为广阔的面,如电子游戏、多媒体、网络游戏和卡通动漫等。数字媒体同其他艺术形式最大的区别在于表现形式和创作中使用的数字科技手段等。数字媒体艺术的主要表现特征为:(1)计算机为主要创作工作或展现手段;(2)丰富的媒体表现形式;(3)交互性和结果不确定性;(4)广泛的表现题材。
2. 数字媒体艺术的发展前景
数字媒体艺术作为一种新型的艺术种类,除了具有艺术普遍的特征外,还具有其独特的艺术属性。数字媒体艺术是基于计算机数字媒体的艺术,具有服务社会、大众文化的功能,在今后的发展中,数字媒体艺术重点集中在数字艺术创作工具,并根据人们的使用情况、艺术创作,创作更多具有艺术感的产品,同时数字媒体艺术也会逐步加深与媒体科学、信息科学、计算机科学之间的关联。随着数字媒体表现方式、传播方式的改变,数字媒体艺术也会在以往视觉传达艺术的基础上,保持高冲击力、高质量的特点,同时还会将交互媒体技术引入其中,交互式数字媒体艺术将会代替原来数字媒体、交互式网站的模式,成为新的媒体主流。
二、数字媒体艺术中的交互技术应用
数字媒体艺术的大众化决定其娱乐性和商业性的特点。从传统艺术种类到广告、电影、电视、涂鸦艺术、数字媒体艺术等新兴艺术种类,艺术从最初的少数人专有的高雅形式正逐渐发展成为大众的、众人皆可参与创作的形式。人们的日常生活都趋于大众化,无论是家居设计、家庭影院、电器,还是汽车、电脑、MP3播放器、智能网络手机,,生活之中无时无处没有美和艺术。特别是电脑和互联网的普及,使得数字媒体艺术的大众化特征更为明显。
1. 在数字电视的应用
对于数字电视,主要是采用数字编码、数字传输技术进行电视节目录制、播出、发送、接收的新一代电视,在数字电视中,最显著的特点就是交互,交互式数字电视是家庭电视机利用网络实现多媒体通讯,与传统的广播电视媒体相比较,交互数字电视的最大特点在于用户可以利用IP网络进行协定,从而自主选择节目内容和时间,在这种交互特性下,用户能自主选择自己喜欢的节目,极大的丰富了用户的娱乐需求。将数字媒体艺术中的交互技术应用在数字电视中,具有很强的优势,这些优势主要体现在以下几个方面:(1)从性能上看,交互式数字电视操作十分简单,控制也十分灵活,用户能将自己喜欢的节目储存在机顶盒中,从而极大地提高了电视机的实用性;(2)从传递信息的角度看,交互式电视具有接受新闻、信息等特点,同时还可以利用交互技术进行超链接,用户可以根据超链接来获取自己所需的信息;(3)从外观上看,交互式电视具有屏幕大、高清晰度、体积薄等特点,满足了用户对影像的需求。
2. 在展示设计中的应用
交互技术能将大量信息组合在一起,为展示设计平台提供令人满意的答案。伴随科学技术和媒体技术的发展,人们能从不同角度获得包括文字描述、图片、三维立体模型和网络视频等大量信息,上述信息让人从不同角度去了解同一事物,如世博会上将3D高科技元素同网络虚拟平台相结合,并在互联网上真实直观的展现上海世博会园区及展览馆中的收藏等。通过网上世博,人们不用自己点鼠标便能自由的观看不同的展览馆,同时,通过三维立体,让观众从不同时间和角度观看不同风情的世博会,这都很好的体现交互技术的使用。交互技术在展览设计中为游客营造出真实的环境感,让游客感受到艺术魅力。一个好看的电视剧应具备事件的起因、冲突、高潮和结果,大型的博物馆在设计展览的时候也应该具备一定的故事性。在策划展览的时候,设计师应具备明确的故事观,通过大量的文字和图片展现故事,之后通过交互游戏达到同游客互动的效果。
3. 在远程教育的应用
现代远程教育技术是通过多媒体技术、网络技术等开展新的教育模式,由于在网络环境下,师生的授课处于分离状态,为了获取更好的教学效果,就需要增加网络交互,将数字媒体艺术中的交互技术应用在远程教育中,能满足师生互动需求。如可以建立相应的远程教育聊天室,让师生通过聊天进行答疑活动;其次还可以建立相应的讨论课论坛,让学生在BBS系统中自由的讨论问题、交流知识。此外,还可以通过电子邮件进行交流,实现师生之间的交流互动。
三、总结
数字媒体艺术中的交互技术能通过文字、声音、图片、影像、动画等信息,通过计算机或者其他设备为人们提供一个数据平台,广泛的应用在各个领域,能极大的促进人机交互和人群之间的交互,让人们的生活更加多彩。
摘要：近年来,随着网络信息技术的持续发展,人们与网络的关联越来越紧密,这也极大的提高了数字媒体艺术的交互性,将数字媒体艺术中的交互技术应用在各个领域中,能极大的提高各领域的综合性能,这对数字媒体艺术的全面发展有很大的帮助,对此,本文就数字媒体艺术中的交互技术应用进行分析。
关键词：数字媒体,艺术,交互技术
参考文献
[1]黄文卿.浅析数字媒体艺术中的交互技术应用[J].职业技术,2012(2):128-129.
[2]刘婧怡.数字媒体艺术在服装展示中的运用与表现[J].艺术科技,2015(3):74-75.
[3]高璐.浅析数字媒体艺术在现代广告中的应用[J].艺术科技,2014(4):99-100.
传感移情：数字世界的交互艺术 篇2
多媒体交互艺术的O2O
“多媒体交互O2O”，用浅显的语言来阐述，即使用以传感器为核心的一套技术连通互联网、手机端以及现场活动，不仅能够在人机之间实现互动，也能够在广阔的互联网大平台上实现人和人之间的交互，呈现为一场“传感移情”的声光电盛宴。
雪松为我们介绍到，以往广告公司的数字创意往往局限于基于互联网的PC端或手机端内容交互，而艺术家则更多采用一些偏现场与装置的做法，例如今年正在中国美术馆举办的新媒体三年展上，大多数作品都是采用单片机、电脑相结合的应用，形成各种投影和机械力学装置等等。但美术馆利用数字手段呈现的电子化作品，往往封闭在美术馆空间之内，缺乏更好的和观众进行互动与分享的手段；移动互联网爆发以来，手机APP的交互体验增强，有较大的创作发挥空间，但存在下载不便、个人化、碎片化的尴尬。随着数字技术、传感技术以及物联网的发展，手机、PC与现场应用的结合已经成为主流发展趋势。套用流行的互联网思维及O2O观念，今天的多媒体艺术需要实现更好的O2O情感体验。
此次与著名声音艺术家、新媒体艺术导演陈弘礼合作，也是借公司搬迁活动的契机，来呈现从移动互联网到现场落地活动的整合、交互，实现声音与视觉体验在现场空间合二为一。
华扬联众
在多媒体艺术O2O领域的探索
其实，早在2013年华扬联众团队戛纳之行时，雪松的团队就开发了一个基于移动端的现场双屏交互游戏“金狮抢绣球”，人们可以通过手机传感器控制现场大屏中的金狮，争抢绣球，实现交互，并赢取真实的绣球礼品。
而华扬联众北京新址开幕Party之时，雪松和他的团队再次基于多媒体艺术O2O理念打造了数字化的签到方式：来宾们通过扫二维码登录到签到页，提交自己的照片和名字，随后就会幻化成一只飞舞的蝴蝶，在投影墙面上不停飞舞。
签到只是多媒体交互的一个小的组成部分，在Party的开场秀中，传感器再次和人们的情感相连——在回廊、扶梯的两侧分区装有红外传感器，舞者在其中翩翩起舞的同时触发传感器，传感器随即将信号传回电脑，电脑则立即触发所对应的程序，发指令给装置设备芯片，激光与声音素材随机组合，如同舞者通过肢体动作演奏出音乐一般，最终实现了我们所看到的精巧灵动的“人机互动”舞蹈。
根据场地条件的不同，北京的作品凸显了声音，而上海则更着重光的呈现。上海开幕作品的创意由点、面、立体发出，在数字抽象世界和现实世界中互相对应——每一个小盒子对应数字世界的最小单位“像素”，作为中国最大、最具创造性的数字营销解决方案公司，华扬联众以数字化基本视觉单元像素为基础延展自身，名为“思考的像素”。108个华扬“像素”作为华扬人的象征，组成一个俯视视角下的华扬“大脑”——互联网正在形成一个日益智能、日益互联的全球性大脑，而我们每个个体正成为这个全球意识中的基本神经元。
灯光交互装置“思考的像素：华扬脑”正是对这个意象的诗意呈现，108个发光体以敏感的光、细微的振动相互感应，形成一个实时反应、移动灵敏、声光璀璨的大脑。不仅每个华扬人都是这个数字世界中最活跃的“思考的像素”，以敏锐、细腻的方式感应、思考、并回应这个世界的微妙变化，“华扬脑”更聚合每一个华扬人的智慧、想象力与好奇心，在数字世界的永恒之境中闪闪发亮。这个大脑，经由互联网，与个人情感、全球意识、乃至宇宙之心紧密相连。
在上海的活动中，“光”成为三个元素中最突出的表现——每个像素盒子中装有2个光传感器和1个震动传感器，当来宾用手机发出的光去照射华扬“像素”，或轻轻拍打盒子，内置的传感器就会控制芯片亮起激光，并激发旁边盒子的传感器，使所有的“像素”形成“多米诺”效果，接连发光。不仅如此，这些“像素”还可以变换出不同颜色的光，而相邻的一组盒子又会保持同一色系，这意味着这个“华扬脑”的内部和外部都有灵敏的感应，都在进行着密集的交互行为。
组成“华扬脑”的每一个小盒子都是使用独立电池的，所以在形式上是自由的、可延展的——在上海的开幕酒会上，先是由十几个同事抱着盒子从公司各角落入场，随后会有人来根据自己的想法重置各个盒子的摆放位置，最终才是舞者的精彩表演，这些设定的环节正是为了充分展现“华扬脑”的可延展性和可创造空间是极大的。
谈到展示“声光电”效果最困难的部分，雪松介绍说，手工制作这108个盒子耗费了团队大量的心血。时间紧任务重，致使原本可以交给工厂，使用高效的机械化方式来做的盒内传感装置组合件硬是被“电子民工和码农们”一个一个地手工做了出来。
而现场的另一个交互投影作品则将思考的像素与华扬人的关系更生动有趣地呈现出来，通过脸部识别，人们可以在现场变身像素人欢蹦乱跳，与手机签到过的像素人一起high party，完整实现了多媒体交互的O2O。
对未来的期待
雪松认为，传感器是数字时代的重要表征，也是未来数字世界的发展趋势。所有的电子设备、尤其是电脑之后的设备，都在发展传感器技术，解决机器感知、人机交互等问题。回顾传感器发展的历史，从一开始产生的鼠标——摄像头——内置摄像头，到后来的GPS定位等等，都是传感器的基本应用。智能手机出现后，传感器进入爆发式的发展，2007年苹果推出iphone，触屏概念普及，表现和体验空间都变大了，重力感应、陀螺仪等传感器在手机上也普及了。与此同时，温度、红外等传感器也越来越多的出现，至今，传感器已经发展得更为多样丰富——可穿戴设备可以实时监测心率、脑电波、运动情况，并收集数据做出关于人类健康状况的报告，大数据、物联网将真正得以实现。我们甚至可以预测未来每个人的身上将会佩戴超过十个传感器，来感应、记录发生中的一切。这就意味着传感器不仅仅是一个机器装置，它是机器感知人的器官，也是人指挥机器的触角，因此在创作中注重传感器的应用，才是电子作品真正实现移情、连通人类情感的基本语言，这种观念被雪松称为“传感移情”。
华扬联众对传感移情的探索从未停止。就在采访进行的这一周，雪松和他的团队已经开始马不停蹄地对下一个作品进行创作试验——华扬联众北京办公室的回廊区域多媒体交互作品。因为回廊利用频率高，在结构上较为独特，日光照射又会对激光效果的呈现会有一定影响，雪松表示团队将会充分考虑到员工平时工作和生活的需求，在多次试验的基础上创作出实用又有趣的多媒体艺术O2O交互作品。
数字交互技术 篇3
一、数字媒体的特点
数字媒体作为新兴的媒体形式,近年来得到了迅速的发展。它是以二进制数的形式记录、处理、传播、获取过程的信息载体。数字技术已经成为媒体创作的新手段。数字媒体技术的出现使媒体创作从单项诉说转向双向对话,受众也从被动接受走向互动交流。数字媒体和传统媒体相比具有主动性、交互性、融合性的特点。
二、交互方式对数字媒体艺术表现的影响
随着虚拟现实、全息影像等技术的发展,数字媒体可以创造出一个空间,在这个虚拟空间中人们可以行进漫游、对话等动作,从而与对象进行交互。从真实到虚拟数字媒体艺术表现所在的空间概念改变了。人们不仅生活在真实世界中,而且也可以在虚拟世界中相遇、交流。在数字媒体艺术表现中,每个人都可能会有三重身份,就是真实的我,虚拟的我,在真实世界中虚拟的我。通过在虚拟空间中对“真实的我”的影响进行操作,会对“虚拟的我”产生影响。通过数字媒体,人们不断的在现实和虚拟空间中切换生活状态。增强现实的出现更让真实与虚拟这两个时空概念产生交叉,错位。通过让真实环境和虚拟物体进行交互,数字媒体的创意在空间表达上将更丰富。
在数字媒体作品中,最典型,最基本的交互方式是以显示器和操作器组成的。早期的数字媒体艺术表现主要是利用键盘和鼠标的输入以及显示器的输出来呈现的。这种通过点击为交互方式的人机界面到目前为止仍然被广泛使用,但它限定了人在数字媒体中的活动范围,人们无法离开桌面,无法活动身体。人们无法通过这种交互方式充分的将数字信息系统融入到主观生活中。随着数字技术和人机界面的发展,这种以点击为交互方式的人机界面系统正逐渐向以触摸、姿势、感知等为交互方式的界面系统转变。因为这种交互界面的改变,数字媒体艺术表现的媒介也改变了,突破了仅仅以计算机为媒介的局限。多点触摸技术的广泛应用,使得数字媒体艺术表现的媒介不再局限在PC机,而是扩展到更广泛的移动终端和触摸屏设备。利用新型动作感应技术,数字媒体可以通过人的动作、姿势来实现交互。如Virtuix Omni。数字媒体艺术表现的媒介变成了交互图像、人身体的动作和语言,使得人的身体也参与到游戏中,游戏者之间交流毫无隔膜。这种交互方式,让数字媒体的创意表现重新关注身体的感受力和感知力,让活动和知觉重新成为传递和获取信息的来源。
虽然数字媒体艺术依赖于网络技术、信息技术、虚拟现实技术、多媒体技术等高新技术的发展,但这些技术一度将人类困在孤独与封闭中,人们通过与数字产品交流,失去了与人交流的机会。过分的关注技术弱化了数字艺术中的情感的表现,为此交互方式势必要打破单纯的人机交互模式,向人人交互进行转化。随之数字媒体艺术表现将更关注人与人之间的情感交流。如索纳·斯尼比的作品《接近》,多位观众走在一个方形地台上,其中最接近的两个人之间会自动呈现箭头的两条弧线,其余人是单向箭头,当观众增多,图像会变的复杂,参与者通过自身的移动,身体交错等方式变换图像。这件作品的数字媒体艺术表现不再采用单用户的交互装置,而是利用的交互式多用户装置来实现人与人之间更主动更直接的群体交互。交互式多用户装置是以人与人之间动态交互和情感交流作为多媒体界面,通过语言、动作、眼神等交互行为动态的调节数字媒体艺术表现的效果,让参与者之间展开群体交互。随之数字媒体艺术表现将更注重人与人之间的沟通和交流,创造更深刻的情感体验和人文关怀。
三、交互方式的发展对数字媒体创意表现指导意义
数字媒体的交互性彻底改变了传统媒体主体与客体之间线性、单向的关系,形成双向、多向互动传播。从某种意义上说,交互技术的发展推动了数字媒体的创新,而交互方式则从多个层面影响着数字媒体艺术表现的发展。交互方式的发展方向将是从以点击为界面向以知觉为界面转化,从人机交互向人人交互转化。那么数字媒体艺术表现随之将以更自然的方式呈现,将更注重人与人之间的沟通和交流,情感化、个性化设计将得到加强。
数字媒体艺术一方面要利用人类在真实世界中的认知方式和经验,将更自然、更熟悉的交互方式运用到数字媒体艺术表现中。另一方面要关注人与人交流方式和精神需求,注重真实与虚拟世界的情景交融,激发受众的参与热情。从而使数字媒体的创意表现不仅成为感官享受,也存在于人人互动中,成为一种思想与情感的享受,使得数字媒体作品获得丰富的感染力和全新的交互体验。数字媒体艺术表现得“意”是要通过“创”来表现的,“意”受到技术的限制和约束,只有我们充分了解和掌握数字媒体技术和交互方法,才能恰当的将创意表现出来,让“意”成为“创”的延伸。所以我们势必要以技术为支撑,以创意为核心,通过交互方式的融合,设计出更具生命力和渗透力的数字媒体艺术作品。
摘要：数字媒体技术的兴起和发展使得数字媒体艺术在艺术表现方面也超越了传统媒体的表现形式。现代科技是数字媒体发展的基础,创意是数字媒体艺术的灵魂,全息交互是技术与艺术的完美融合。
关键词：数字媒体艺术,交互方式,艺术设计
参考文献
[1]李思静.数字媒体艺术中的交互技术应用.大众文艺.2016(15)
数字产品交互设计中的人性化思考 篇4
关键词：交互设计；用户体验；可持续；虚拟社区
1 概述
交互设计是涉及支持人们日常工作与生活的交互式数字信息产品或服务的设计。交互设计学科旨在对事物的行为方式进行合理地分析描述与架构规划，而后再设计出传达这种行为的最有效形式。[1]交互设计要解决的是“人—机—环境—社会”系统中出现的问题。这就需要设计师综合的考虑其间的关系，并做到利中取大，害中取小。
2 人机交互
（1）用户体验和个人可持续发展。
当今的产品设计特别强调以用户体验为中心，这便意味着产品在设计过程中对用户的关注度越来越高，其所提供的服务也是更加细腻和全面。造成这个趋势的原因主要有三方面，首先是由于大的设计环境正开始向以人为本的理念转变。其次是经济的发展使人们的生活水平不断提高，消费者对服务类产品的要求就变得更高了。再次是各行业内部竞争激烈，能够争取到更多的用户才能获得产品和企业的成功。[2]
然而“以用户为中心”的设计方法也并不是绝对的。2005年，美国认知心理学家、交互设计理论家之一的唐纳德·诺曼博士就曾以《以人为中心的设计是有害的》为标题发表文章公开质疑交互设计中过分强调人的因素的误区。诺曼认为不假思索地加以采用此方法可能是有误导性、错误的、甚至有害的。屈从于用户的要求会导致过于复杂的设计，同时忽略了最好的解决问题的方法。然而如今交互设计所暴露出来的问题不仅仅是“以用户为中心”或者“以活动为中心”所能解决的。例如，校内网的“开心农场”，自2008年12月推出以来每天活跃用户超过300万。与此同时，无数人患上了“开心网综合症”，更有甚者偷菜成瘾患上神经衰弱。2009年开心网名列“中国十大被屏蔽网站”首位，有离开者痛斥开心网的“三大弊病”：浪费时间，泄露隐私，身价过亿却没有现实满足感。
值得注意的是，开心网所面临的问题并不是个例。在国际上鼎鼎大名的MySpace、Facebook和YouTube等网站在美国也位居被家庭、学校和企业封杀的前三名。这些都给我们带来了不断的反思。
人性本身的缺陷，如感性与理性的冲突，理想与现实的冲突，进取与享乐的冲突，封闭与开放的冲突，追求时尚与从众的冲突[3]等会导致消费者在使用产品的过程中，不能很好地对自己的行为进行控制，而长此以往必然会严重影响到消费者正常的生活和健康，此时产品的优势已经转化为劣势。
（2）以人为本应当以个人的可持续发展为本。
“可持续性发展”是1972年在瑞典首都斯德哥尔摩举行的世界环境大会上正式提出的，1987年世界环境发展大会的报告《我们共同的未来》将可持续性发展定义为：“既满足当代人需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展”。这一定义得到了普遍的认可。[4]而人作为参与交互的主体，首先要确保其在交互中获得良好的体验，并能够进行健康、有序、长期的交互。
产品本身所具有的改变和影响人行为的能力，使得它必然承担起引导人们合理使用产品，并向人们传达正确的思想观念，鼓励人们追求积极的自身价值，寻求和谐的使用环境的职责。强调人、产品、环境、社会之间相互依存、互促共生的关系，已是未来社会发展的必然趋势，也是人们内心的共同诉求。[5]好的交互设计应当是能够对人的生产生活，情感交流起到促进作用的设计。
3 人人交互
（1）虚拟社区和现实社区。
“网络时代与以往各个时代不同的突出特征就是雙重的社会存在论，即一个客观实在的社会和一个用计算机终端及网络连接成的虚拟社会。如何面对一个领土意义的社会存在和一个超领土超实体的社会存在，是网络时代的第一个社会特征”。[6]
虚拟社区给人带来安全感，经由媒介来表达自己，往往会自动过滤掉自己不好的信息，着重突出自身优点，而且通过虚拟社区可以很轻松地找到与自己兴趣相投的人群。再者，人都有多面性，通过网络可以释放自己内心潜藏的人格，扮演多个角色。同时人们可以在虚拟社区发表对现实社会的不满，寻求精神上的慰藉。例如，较热门的网络游戏《模拟人生》就满足了以上条件。该游戏最成功的地方，就是它成功地将市民的生活与朋友、邻居间的互动关系紧紧结合。借由《模拟人生》所创造的人生国度，让你有机会创造一个“够创意”的生活，换个角度思考，与你的真实生活相互印证，也许会有更多的领悟。但这些交互产品往往只能解决远距离，虚拟社区人群间的交流，却无法促进近距离、现实生活中人与人之间的交流。例如，我校的江南听雨论坛，极大地促进了在校师生之间、学院之间、行政机构之间的沟通互动，却无法促进寝室同学间的情感交流。
而Facebook和人人网所采用的实名注册方式，在一定程度上缩减了网络社区的虚拟化和不可信任度。Facebook由于它的真实性而备受好评，大多数Facebook的用户都只和自己相识的人交流，虚拟网络的世界也终于与现实世界有了交集。
（2）如何通过网络促进现实社区的交流。
交互设计横跨真实与虚拟的两端，通过设计数字信息产品和服务来架起人与人之间的桥梁。而在人与人之间的交流中，最为重要的是与现实生活中、存在于同一物理空间的人建立持久稳定的社会关系。网络社区具有传播准确及时，受众集中，影响力大的特点。如果加以利用，采用线上交流与线下互动相结合的模式，可以很好地促进现实社区人们的交流沟通。
4 人机交互与人人交互的关系
交互设计所关心的不仅是人与电脑的交互，也不完全是人与机器的交互，交互设计的对象实质上是通过设计或改进交互媒体产品来促进人与人之间的交流和联系。[7]人机交互与人人交互虽然是交互设计的两个出发点，但设计人与机器交互的最终目的也是为了通过机器能够更便捷、有效地实现人与人的交互。我们无法忽略人的社会属性，脱离了社会，人将不再是社会的人。感谢科技的发展带来的便捷，只要我们能够因势利导，生活一定会更美好！
参考文献：
[1] Coper，A.The Inmates Are Running the Asylum：Why High Tech Products Drive Us Crazy and How to Restore the Sanity[M].2006.
[2] 王晓龙.论个人即时通信产品交互设计中的矛盾性[M].2009.
[3] 郑碧强，张叶云.大学生“宅”生活热的冷思考——基于社会学和心理学的交互视角[J].福建师范大学学报，2011（3）.
[4] 方兴，杨雪松，蔡新元，桂宇晖.数字化设计艺术[M].武汉理工大学出版社，2004.
[5] 王璞.浅论人机交互背后的人人交互[J].电脑知识与技术，2010（5）.
[6] 辛旗.崛起的中国网络媒体[J].国际新闻界，2000（6）.
数字交互技术 篇5
1 虚拟现实技术概述
虚拟现实技术是仿真技术下的一个重要方向,集合了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、传感技术等,是一种交叉技术前沿学科研究领域。主要包括了自然技能、模拟环境、感知以及传感设备几个方面。模拟环境主要是通过计算机生成的三维立体图像;感知就是理想的虚拟现实技术所具备人所有的感知。除了能够利用计算机图形技术生成人体的视觉感知外,逐渐实现了对力觉、触觉、听觉以及运动的感知,甚至能够包括人体的味觉和嗅觉,属于多感知领域。而自然技能就是人体手势、头部转动或其他的动作,可以通过计算机系统进行处理,得到动作相关的数据,并对用户输入进行及时的响应,并反馈给用户五官。传感设备主要是三维交互设备。
虚拟现实的确令游戏和讲故事变得更加身临其境,更有说服力。但是那种深入的沉浸感也可用于改变教育、医疗、设计、通信等行业。虚拟现实可提供真正的模拟体验,这对于某些特定任务非常重要。
2 数字媒体特征介绍
数字媒体是一种新兴的媒体形式,主要是通过二进制数方式获取信息的载体,同时具有记录以及传播的功能。在信息化技术快速发展的过程中,传媒业大力发展,电视、广播、报纸等传统媒体收到了一定的冲击,彼此之间的形式差异更大,在新时期,交互式传媒方式出现,收到了广大受众的欢迎,改变了传播者与受众之间的关系,数字技术已经进入了传媒行业,也标志着数字媒体的形成。
数字媒体具有以下几个方面的特征:第一,交互性特征。数字媒体通过比特的形式,利用计算机处理数据信息以及存储功能等,实现传播性,与传统媒体模拟方式具有较大的区别。在数字领域中,媒体的交互性更容易体现。因为数字媒体中的信息是动态的,能够及时的更新与反馈,保证了信息传播者以及受众之间的实时交互,能够促进信息的双向交流。数字媒体用户通过相关的设备获取信息,或进行检索等,可以说交互方式以及人机界面能否吸引受众,是数字媒体发展中最为关键的因素。第二,主动性特征。传统的媒体来说,数字媒体信息生产群体增加,信息的生产和消费更广,传播的渠道更多,逐渐淡化了信息生产者和消费者之间的界限,提高了媒体互动性,提高了公众参与信息发布的能力。信息的发布者变广,改变了信息消费者的被动局面,体现了数字媒体的主动性特点。第三,融合性特征。数字媒体融合了计算机技术、多媒体技术、网络技术等,为数字化提供了信息传播的工具和基础,运用先进的数字媒体技术,对文字、图形、视频文件进行处理与整合,实现了多种媒体的整合,提升了信息传播的整体性效果。
在表现形式方面,数字媒体已经远远超过了传统媒体,形成了交互式传播的方式,提高了技术和创意的协调性,对新兴传媒业的发展做出了巨大的贡献。
3 虚拟现实技术的运用对数字媒体交互方式改善分析
数字媒体交互式依赖于数字媒体技术,主要是体现了用户操作中对数字媒体产品的使用。在信息化技术快速发展,交互方式革新速度加快,逐渐向着空间、界面以及对象3个方面发展,交互方式通过数字媒体的创造性而发生改变,逐渐体现出来创意性,给用户一种全新的体验。
虚拟现实技术的发展与运用,为数字媒体创造全新的虚拟空间提供了可能,在数字媒体创造的虚拟空间中,人们可以进行交流、漫游等交互性操作,让虚拟的事物得到了真实的改变。虚拟现实技术在数字媒体中的运用,人们不仅可以在虚拟中进行交流,将传统的空间界限打破,同时逐渐形成了一个以联网为基础的多用户虚拟现实场景(环境)。在数字媒体以及虚拟现实技术发展中,参与其中的每个人都能够具有真实自我、虚拟现实世界自我以及虚拟自我三重身份,同时现实中人体的动作、行为会影响虚拟世界中的人体,而虚拟世界中的一切感官,也会对人体的感知进行刺激。真实世界与虚拟世界中的交互,让数字媒体交互变大方式更加丰富、更加形象,为人们现实工作和生活提供了更多的可操作性。
我国科学技术发展过程中,键盘、鼠标、显示器等基础设备提供了最为简单的交互方式,而在实际操作过程中,人们利用这些基础设备,利用其输出功能等展示数字媒体的创意,现已被广泛的运用与开发。但这种模式下,数字媒体活动范围具有一定的限定性,如果操作者离开电脑桌钱,就会失去交互体验,就无法利用这种交互方式,实现对数字媒体技术的运用。但虚拟现实技术的发展与运用,人们可以通过人机界面系统,采用触摸、肢体操控、脑波控制等方式,同时也改变了数字媒体创意展示方式,让数字媒体创意展示的范围更大,打破了在PC对数字媒体创意的局限性,而向着更加广泛的数字移动终端设备上。数字媒体可以通过更多的交互方式进行展示,将关注身体的感知力、感受力表现出来,实现在交互作用下的信息获取和传播,打破了传统传播媒介的约束,能够让用户更加贴近自然的感受,获得更加真实的体验。
虚拟现实技术在数字媒体中的运用,改变了传统人机交互的模式,实现了人人交互,侧重于表现人与人之间的情感交流,为人与人情感交流提供了更为动态化的多媒体界面,通过交互行为动态调解,提高交互的效果,实现多个参与者之间的群体交互,体现了人的情感体验以及人文关怀理念。
虚拟现实技术改变了数字媒体的交互性,将以往传统媒体主客之间的单向线性关系,改变为双向,甚至是多想的交互传播模式。经过虚拟现实技术的创新,让数字媒体创意表现更加自然,实现了以人知觉为界面的转化,更加注重人性化、情感化,加强了人与人之间的沟通。
4 结论
通过上述分析可知,虚拟现实技术的发展,是多种媒体形式的融合,是科技的前沿学科。其在数字媒体中的运用,改变了传统媒体传播方式,让数字媒体创意表现更加自然、和谐,为数字媒体交互方式提供了多种可能性,提高了人与人之间的情感交流,体现了人性化理念。相信随着我国信息技术的发展,虚拟现实技术会更加完善,为数字媒体交互方式发展提供更多的可能,也为我国数字传媒行业发展做出更大的贡献。
参考文献
[1]王岩.虚拟现实技术在数字媒体交互方式改善中的成功应用[J].数字技术与应用,2014,15(8):124-125.
[2]徐兴标.数字媒体技术交互性对电影叙事机制影响及观众身份转变研究[D].重庆:重庆大学,2014,17(2):52-53.
[3]杨晓亮.虚拟现实技术在新媒体展示设计中的应用研究[J].艺术教育,2015,14(1):95-96.
[4]高立群,杨波.虚拟现实技术在河北省非物质文化遗产保护中的应用研究[J].大舞台,2015,17(2):200-203.
[5]李莹,吴芬芬.云服务下数字媒体技术在高职教育中的应用优势[J].中国教育技术装备,2015,24(9):163-165.
数字交互技术 篇6
随着社会经济的发展,计算机技术被广泛应用,各种科学技术也飞速发展,从事设计的工作者开始用计算机和数字媒体技术进行辅助设计,产生了很多数字媒体作品,声音、文本、图像、网络、动画、数据、视频的组合新产品就产生了,一种以数字媒体为基础和核心促进因素所组成的新的艺术形式出现了,即我们所讲的数字媒体艺术。
计算机的出现在科技领域和现代设计领域内有着重要的意义,起了划时代的作用。就设计而言,最初出现的计算机应用是工程图的绘制,在基本功能满足后,计算机也朝其更高的领域发展,数字媒体技术也随之有了更好更大的提升空间。20世纪90年代之后,随着数字媒体技术的发展,数字媒体技术在世界各地广泛普及的事例普及开来。许多国家的教育中都分布了计算机的应用,也使得数字媒体技术在教学中得到应用,计算机多媒体和网络技术的介入使数码设计与数码绘画可以有更加直观、真实、高效地进行交流和学习,打破了传统的用纸张、幻灯片和照片的交流与形式展览,我们称之为为数字媒体技术。
二、数字媒体技术在交互设计中的应用
数字互动产品改变了人们的生活。基于Internet技术的数码互动产品,新型实用。虚拟旅游、虚拟博物馆,让人们可以待在家里便体验到旅游参观的喜悦。网络授课、网上商城使人们享受到家庭学习和购物的舒适和便利。在该领域的数字互动产品展览会更加醒目:舞台艺术表演,更多地依靠声光技术与虚拟现实技术,使人们感受到别样的会场气氛并获得丰富的视听经验。数字互动的公共服务,对人们的生活方式改变较大:银行、医院和其他公共机构通过电子终端或网络预约安排这么多的人聚集的地方有序。数据库系统和基于互联网技术的票务系统,提供给人们自行购买的物品。
例如,越来越多的人使用触摸屏。一方面,现代触摸屏的多媒体信息查询环境,具有坚固耐用,反应速度更快的特点;另一方面,可以有效地节省空间,具有易于交流等诸多优点。通过这项技术,用户可以用手指轻轻触摸显示屏上的指示使用,这在很大程度上为用户提供了方便。触摸屏是一个相对较新的计算机输入法,是最简单、最有效的人机交互。丰富的多媒体功能和多样性的外观使用户获得全方位的体验和感受。触摸屏可在一个很宽泛的范围内使用。如:银行、电信部门、税务部门、地铁站和其他的查询设备、学校教育多媒体教学设备和触摸屏手机部门等等。越来越多的触摸设备进入普通百姓的家庭,围绕人机交互设计发展的进度越来越明显。
“iPhone可以说是现在时尚的代言,是苹果公司设计的目前最流行的互动产品。它似乎拥有智能和情感,能够判断用户的语气,状态,向用户推荐或帮助用户选择。苹果公司的数字互动产品设计,用户体验一直是值得称道的”。[1]一、从这个角度来看交互设计,视觉设计,服务设计:易于使用的和有趣的交互处理的设计重点。二图形用户界面与众不同的视觉风格经典,数字互动风格统一,鲜明的品牌形象,并容易识别。三、应用商店(APP Store的)的网络平台,为用户提供无限扩展的服务的设计选择。这些方面的卓越设计让苹果用户不仅体验到技术所带来的便利,同时也体验到交互的乐趣,互动的视觉享受。
“成立于1975年,是世界上最大的软件公司——微软,一直是新技术变革的领导者”。[2]微软的拳头数码互动产品——Windows操作系统软件中是功能强大,操作方便有从PC到商用服务器市场垄断的特点。可视化的图形用户界面,让普通老百姓不明白的软件编程语言,可以很容易地使用计算机。从1995年到2001年,从发布的Windows95到Windows XP,Windows操作系统从外观的基本形状,实现了一体化的桌面功能。微软的努力,在数字互动产品的研究和开发上,使PC更迅速地进入普通人的生活,从某种层面上看,微软数学互动产品设计,准确、直观的视觉设计和易于使用的交互设计,高科技的技术,适用于各种实用的工作和生活服务设计。例如,我们使用文字处理用户的办公应用软件系统,用一个文本编辑器、管理、播放、统计、出版多种功能,不仅提高了工作效率,同时也节省您的办公用纸。
总结:“成功的产品交互设计,是从设计对象、用户、设计的系统思维、设计的研究来掌握数字媒体技术、新工艺、新设备和新应用,是指潜心研究创新的视觉、听觉、触觉、情绪与用户的整体用户体验设计系统的思维,指的是更新换代产品风格和数字媒体技术的连续性。”[3]总之,随着体验经济时代的符号,数字互动产品设计师需要新的技术进入新的功能和服务,以丰富用户体验,人机交互,通过多感官通道,并考虑系统的整体设计和迭代设计,不断完善更新的服务提供给用户。
参考文献
[1]张玉江,张力君.虚拟现实技术在产品设计表达中的应用研究[J].包装工程,2009.(10).
[2]关阳.体验设计与数字媒体[J].包装工程.2002. (03).
数字交互技术 篇7
1 交互性动画与数字媒体
1.1 数字媒体的概念
数字媒体作为新兴的概念, 近年来得到了迅速的发展。它是指以二进制数的形式记录、处理、传播、获取过程的信息载体。这些载体包括数字化的文字、图形、图像、声音、视频影像和动画等感觉媒体, 和表示这些感觉媒体的表示媒体等, 统称为逻辑媒体, 以及储存、传输、显示逻辑媒体的实物媒体。但通常所称的数字媒体为感觉媒体。
1.2 数字媒体的特点1) 交互性
交互性又称互动性, 它是数字媒体区别于传统媒体的最为重要的媒介传播特点。术语交互的含义多种多样, 包含了从互相提供选择的机会和实现到能通过忠实模拟人类交流的人机接触。通常, 交互被当作双向的同义词。传播学中, 这个术语主要运用在使用者能通过提供信息实时反馈给信息源以修改内容的传播环境中。
数字媒体是由计算机进行运算处理, 通过交互性, 它可以即时收集受众的提出反馈信息, 然后做出相映的改变。
2) 集成性
数字媒体通常集多种媒体元素于一身, 而不是以单一的媒体形式存在, 可以承载更多的信息来加以传递, 因此数次媒体也常被称为多媒体。
3) 多平台兼容性
数字媒体可通过多种数字平台来进行信息传递。以Flash动画为例, 它可以通过互联网络、数字电视网络以及数字通信网络等途径, 将信息以动画的形式呈现在用户所使用的数字终端 (计算机、数字电视和智能手机等) 。
1.3 基于Flash动画技术的交互性动画1) Flash动画技术及其特点
众所周知, Flash动画技术作为目前应用最普遍的矢量动画技术之一, 也是数字媒体当中最为重要的动画形式之一。Flash动画与传统动画的制作手段并不相同。传统动画是在绘制大量画片后, 用摄影机逐个摄制, 再连续播, 形成一种动态影像。而Flash动画则直接使用矢量图形软件在计算机上进行动画图形的绘制与动画时间轴的设置, 通过电脑自动生成补间动画。渲染出的动画可以在任何一个支持Flash动画播放的播放器的终端上运行。
与其它动画技术不同, Flash动画技术除了具有制作成本低、制作周期短和可控性强等特点外, 最重要的在于它可以轻易实现交互性。基于Flash动画技术的交互性动画就属于数字媒体中的一种动画形式, 而且其在“交互性”方面有着其他动画形式无法比拟的优势。
2) 交互性动画
基于Flash动画技术的交互性动画是指, 利用Flash动画技术生成的动画作品, 在播放时支持事件响应和交互功能的一种动画, 即动画的播放者以及受众都可以对播放的动画进行某种操作, 使得动画的受众接受信息的方式由被动接受变为主动选择。这种动画形式充分利用了数字媒体的交互性特征, 使得它与其它的动画形式相比有着更强的信息传递作用。
从传播学的角度来分析, 虽然普通动画的传播也有交互性, 由于其传播的单向性很强, 导致受众对媒介信息的反馈大部分是事后的、延时的, 缺乏即时性和直接性。而在交互性动画传播网络中, 以方便地利用动画本身的交互功能, 实现对受众的实时调查和信息反馈等多方面的功能, 加强了数据的流通效率, 实现了更广泛、更迅速的信息互动。
2 交互性动画在数字媒体中的应用
2.1 交互性动画在网络媒体中的应用
在网络媒体高度发达的今天, 交互性动画已经被广泛应用于各个方面, 由于互动技术的加入, 给人们的生活学习带来了巨大的便利。目前, 我国网络媒体中的交互性动画多用于网络广告的设计制作当中。
应用了交互性动画的网络广告与传统广告相比改变了受众被动接受广告信息的情况, 通过动画本身的交互功能使得网络交互动画广告的受众能够超越观看者的身份, 参与到这种动画形式的播放过程中来, 主动对一些广告信息进行选取与操作, 在提高了他们的观看兴趣的同时, 还可以达到很好的有效信息传递效果。它实现了信息传递方式的一种突破, 有研究表明, 应用了交互性动画的网络广告更容易被受众所接受, 更能够增加受众的满足感与合作感。
应用了交互性动画的网络广告除了在互动性方面效果显著外, 还具备其它一些特点:
1) 时间开放性
由于应用了交互性动画的网络广告有别于一般性的无交互功能的网络广告, 可以接受广告受众在广告动画播放过程中所进行的一些特定操作。也就是说, 交互性动画的网络广告在播放过程中的内容发展是受到受众特定操作的影响, 从而在广告动画播放的时间顺序方面, 会改变固有的线性的或循环的播放顺序, 形成一种受制于受众的操作结果的播放顺序和方式。这种在播放时间方面的开放性改变, 会促使受众对于广告的内容进行主动的挖掘, 获得丰富的信息。
2) 媒体集成性
应用了交互性动画的网络广告与计算机和网络的关系是密不可分的。它融合了数字图像处理技术、网络传输技术和多媒体技术等多方面的技术元素, 具有动画、图像、视频、音频、文字等多方面的立体传递内容信息的多种媒体的集成性。
应用了交互性动画的网络广告不再是对广告内容信息的单调的动画展示和文字说明, 而是应用了更深层的信息传递方式, 给网络广告加上了互动的操作, 结合多媒体手段增加了网络广告的参与性和娱乐性, 最终提高广告的被关注度, 增加了其商业价值。
2.2 交互性动画在手机媒体中的应用
在数字技术和通信技术快速发展的今天, 手机已经成为人们必不可少的通信工具。手机媒体的出现与发展, 拓宽了信息传播的广度与深度, 它甚至被称为“影子媒体”。而随着移动新媒体技术的不断发展和手机硬件的升级换代, 手机媒体平台逐渐成为基于Flash平台的交互性动画应用的新领域。
1) 手机动画
手机媒体的基本特征是数字化, 具有网络媒体交互性强、传播快、多媒体等特性, 其最大的优势是便于携带、使用方便。不同于传统的动画形式, 由“手机媒体”与基于Flash平台的交互性动画的结合产生的交互性手机动画, 成为了一种全新的动画形式。
所谓手机动画, 是指采用交互式矢量图形技术制作多媒体动画内容, 并通过移动互联网提供下载、播放、转发等功能的一种服务。它具备独特的传播特点和使用方式。而加入了交互性动画技术的手机动画则更加符合现代人们快节奏、高效化的生活规律。在表现形式上, 它和互联网上流行的Flash动画比较相似, 可以通过技术手段, 用无线的方式直接在手机上接受相关动画服务, 并能提供动画短片、动画屏保和动画天气预报等丰富的应用形式, 给使用者带来更好的使用体验。
2) 基于Flash平台的交互性手机动画的特点
实时性
手机动画传播的实时性是指传播过程中传播者和受传者在时间的流程中同时共存、即时相应。以传统大众媒体为平台的影视动画片在传播时与受众可以同时共存, 却很难做到即时呼应。传统的影视动画片, 是一对多的传播过程, 由一个媒体出发达到大量的受众, 在传播的时间特征上表现为继时性传播。而手机动画片的实时性传播是建立在信息海量存储、信息流无际波及、信息反馈即时的基础之上的。比如, 在手机动画片的传播中, 信息与信息的链接产生信息流动, 手机用户两者彼此以互动方式存取媒体内容, 即机器互动, 并透过媒体进行沟通, 即人际互动。以计算机为媒体 (Computer-mediated) 的超媒体传播使传播者 (个人或企业) 与消费者之间的信息以双向互动的、非线性的、多途径方式传递。一方面参与者可以是信息传播者与接收者, 一方面参与者与网络的信息交流可以随时得到反馈, 这种反馈可能是人的真实的反应, 也可能是网络计算机发出的程序化了的、虚拟的回应。
主控性
手机动画传播的主控性体现在手机用户可以把媒体元素打散按照自己的需要进行组合, 使用者可以真正实现点播手机动画片的内容。比如, 手机用户可选择自己喜欢或需要的手机动画片进行观看, 也可以下载多个影片, 然后通过相关软件进行剪接组成另一个动画片样式。传统影视动画片的传播是以“推”的方式发送动画信息, 而目前互联网上媒体传播要求用户用“拉”的方式获取动画信息。目前很多手机动画片已经具备了最基本的播放控制设置, 动画片何时开始, 何时结束, 手机用户可以自行控制, 避免了观看传统影视动画片时的一些弊端。很多手机动画还将用户的主控性进一步扩大, 用户可以自行选择动画的剧情发展方向, 选出满足自己意愿的结局。
随着网络的稳定性提高, Flash动画在特定手机上播放效果已经达到了12帧/秒, 远超过了Macromedia公司的移动动画技术Flash Lite6帧/秒的播放效果, 其播放效果可以媲美计算机上的Flash动画。采用矢量图形动画技术, 也能够很好地支持声音及音效, 同一个Flash动画可以在不同分辨率的手机上进行播放。
3 结束语
本篇文章笔者仅以基于Flash平台为基础的交互性动画在数字媒体当中的应用为例, 进行了一些论述。相信随着数字技术与多媒体技术的不断进步与发展, 相信会有更多的动画技术出现在数字媒体领域的应用当中, 为人们的生活和科技的发展提供更大的推动作用。
参考文献
[1]雷建军.视频互动媒介[M].北京:清华大学出版社, 2007.
[2]匡文波.手机媒体概论[M].北京:中国人民大学出版社, 2006.
[3]童晓渝.第五媒体原理[M].北京:人民邮电出版社, 2006.
数字交互技术 篇8
近几年来, 广电行业数字电视整体转换进展迅速, 截止到2009年底, 全国数字电视用户已经超过了5000万户, 但是, 基于单向标清机顶盒的数字电视整体转换并没有真正解决广电网络的发展瓶颈问题, “数字化、双向化”的目标只实现了“数字化”, 而“数字化”也仅仅实现了标清“数字化”而已。广电总局下发的《广电总局关于促进高清电视发展的通知》, 提出“高清电视是广播电视技术进步的必然趋势是数字电视的重要组成部分, 是发展先进文化满足人民群众精神文化需求的内在要求”, 要求各地电视台、有线网络公司大力发展高清数字电视。而在2009年9月28日, 全国有包括CCTV1在内的9套卫视节目实现了高标清同播。作为三网融合时代广电抢占先机的杀手级应用之一, 基于高清和交互数字电视新技术的高清交互视频服务新产品开始走进寻常百姓家。
高清交互数字电视作为一个庞大的产业链, 涉及从内容制作、内容集成、播出、传输到接收, 从前端、网络到终端等广电行业的方方面面。而对于产业链最下游的广电网络企业而言, 核心是解决终端问题, 即用户不仅需要有高清电视机，还需要有一台高清交互机顶盒, 才能体验到真正的高清数字电视。在模拟电视向数字电视的整体转换过程中, 我们通过免费配发单向数字电视机顶盒的方式解决了终端问题, 而在从单向标清向高清交互数字电视的整体转换过程中, 又需要如何解决终端问题?或者说, 在高清交互视频服务新产品和原先的单向标清视频服务之间, 什么样的因素会影响消费者群体的选择?我们又该如何引导消费者群体选择高清交互视频服务新产品呢?下面我们进行详细分析。
1消费者选择高清交互视频服务产品或保留原先的单向标清视频服务产品的效用函数
在模拟电视时代, 由于视频传输服务基本上是由广电网络独家经营的, 消费者处于弱势地位, 特别是从模拟电视向数字电视转换的数字电视整体平移, 更多的带有政府主导色彩, 采取免费配发单向标清机顶盒、同时关断绝大多数模拟频道的方式, 因此消费者的选择权不大。
而目前, 视频服务领域已初步形成了广电的有线数字电视、直播卫星电视、电信的IPTV等多种形式竞争的局面。因此, 在广电网络运营商从单向标清到高清交互数字电视的整体转换过程中, 想重现“行政主导、消费者只能接受”的情景恐怕非常难, 即使免费配发高清机顶盒消费者也未必接受, 因为消费者有着其他的选择。是继续保留单向机顶盒、看标清数字电视, 还是转用高清交互机顶盒, 看高清交互数字电视, 消费者是有着最终的发言权的。
其实, 对于消费者而言, 不管是单向、双向, 还是高清、标清, 这些新技术或技术进步是个抽象的概念, 是政府和运营商所关心的事, 消费者并不关心, 消费者关心的是由技术进步带来的新技术产品能否给他带来更大的消费者剩余, 如他们关心的是高清交互数字电视比原先的标清电视更清晰多少、有什么新功能、以及价格等。只有当消费者消费高清交互视频服务新产品的净剩余大于消费原先单向标清视频服务产品的净剩余时, 消费者才会转而选择高清交互视频服务, 否则即使技术再先进, 消费者也不会青睐它。
而我们要分析消费者群体如何在高清交互视频服务新产品和原先的单向标清视频服务产品之间进行选择, 就必须建立相应的效用函数, 基于该效用函数来分析消费者行为。
一般而言, 当自然垄断行业发生了技术进步并产生了新技术产品时, 对于消费者消费新技术产品和原先技术产品的效用, 我们需要考虑以下因素:
1. 新技术相对旧技术的技术进步
不失一般性, 由技术进步而产生的新技术产品比原先的旧技术产品更先进、功能更强大。显然, 相比单向标清数字电视, 高清交互数字电视有强大的交互功能, 实现了从看电视到用电视, 同时视频呈现效果要远远好于一般标清, 因此其技术进步是显而易见的。
此外, 还必须考虑消费者对该技术进步的偏好, 因为消费者偏好是一个非常主观的因素, 并不是技术越高, 消费者就一定越喜欢。有可能即使高清频道再多、交互功能再强, 消费者也并不感兴趣, 从而不会选择高清交互视频服务新产品。
2.网络外部性
所谓网络外部性, 是指随着使用同一产品或服务的用户数量的变化, 每个用户从消费此产品或服务中所获得的效用的变化。目前主要的自然垄断行业, 如电信、铁路、广电等, 基本上都属于网络运营商, 其产品也具有明显的正的网络外部性。对于广电网络而言, 其外部性主要体现在随网络规模扩大, 单户视频服务成本降低, 消费者可以以同样的价格享受到更多的视频服务内容。
为便于分析, 这里假设消费者消费某产品所获得的网络外部性效用同该网络规模 (消费者群体数量) 成正比。
3.新技术的转换成本
所谓转换成本是指由一种状态或行为转换为另一种状态或行为所产生的损失和需要付出的代价。对于企业和消费者, 都广泛存在着转换成本的问题。如对于企业而言, 从使用一种生产技术 (工艺) 转向使用另一种新生产技术 (工艺) 会产生转换成本。而对于消费者而言, 从使用一种技术 (产品) 转向使用另一种新技术 (产品) 也会产生转换成本, 甚至消费者从使用一种品牌转而使用另一种品牌也会面临着转换成本, 这是由于消费者的新的购买会被前一阶段的购买决策锁定 (Lock-in) 。
显然, 消费者在从单向标清视频服务到高清交互视频服务新产品的转换过程中, 消费者需要有高清电视机, 还需要有高清交互机顶盒, 此外, 消费者还需要承担一旦采购了高清设备却缺乏相应的高清节目等不确定性所带来的风险成本, 因此, 其转换成本是相当高的。
此外, 要分析消费者净剩余, 还需考虑新旧两种视频服务产品的按月 (次) 订购的价格。因为在现阶段, 根据广电总局文件, 对于新增的高清频道, 主要是高标清同播的卫视节目, 各地广电网络运营商必须免费提供给用户, 不能单独加价。因此, 对于这些新增高清频道, 相对于原先单向标清数字电视节目, 其价格为0。这里可以忽略上述价格因素。
除此之外, 我们还做了以下假设:
1. 假设对于消费者而言, 网络外部性带来的效用和高清交互数字电视技术进步带来的效用是可以相互替代的, 由此, 消费者效用可以表示为:
U=技术进步效用+网络外部性效用+……
2.消费者群体规模是一定的, 每个消费者只消费单位数量的产品。且每个消费者要么选择新技术产品, 要么保持旧技术产品, 两者不能兼得。
虽然在很多大城市家庭会拥有2到3个有线电视端口，但我们可以将消费者单位理解为一个用户, 每户家庭要么保留单向标清视频服务产品, 要么选择高清交互视频服务新产品。
3.新技术是部分向下兼容的, 即新技术可以部分地兼容旧技术, 而旧技术不能兼容新技术。这意味着新技术产品的使用者可以部分地享受到旧技术产品的网络外部性的好处, 反之则不行。
对于高清数字电视而言, 这点是显而易见的, 因为消费者拥有高清交互机顶盒可以继续收看到标清节目, 反之则不行。
基于上述分析和假设, 我们最终构造出如下的消费者效用函数:
消费者选择高清交互视频服务新产品的效用为:
消费者保留原有单向机顶盒、选择单向标清视频服务产品的效用为:
式中:
θ∈[0, 1]表示消费者对高清交互数字电视技术的偏好, θ越大, 消费者越愿意尝试新鲜事物, 对高清交互数字电视新技术越喜欢。
ΔV=Vn-Vo表示高清交互视频服务相对单向标清视频服务产品的技术进步。Vn表示高清交互视频服务产品的基本效用, Vo表示单向标清视频服务产品的基本效用。显然, Vn>Vo。
α>0:广电网络外部性强度系数。
nn≥0:转而选择高清交互视频服务新产品的消费者数量。
no>0:保留原单向机顶盒、选择单向标清视频服务产品的消费者数量。
n=nn+no:消费者总体数量, n为常量。
β:高清交互数字电视新技术对单向标清数字电视技术的兼容性, β∈[0, 1], 兼容性越大, β越大, 完全兼容时, β=1。
ΔP≥0:消费者从单向标清视频服务转为高清交互视频服务的转换成本。
由于单向标清视频服务产品的基本效用Vo不影响下面的博弈分析, 因此, 为简化分析, 我们可以将式 (1) 、式 (2) 略写如下:
2新技术条件下消费者选择高清交互视频服务还是单向标清视频服务产品的进化博弈分析
从消费者的角度, 新的高清交互数字电视技术及其产品对于消费者是陌生的, 消费者对于高清交互数字电视新技术的信息是不完全的, 因此, 消费者的选择可能出错。另外, 我们需要解决的是广电网络运营商想要高清交互数字电视整体转换, 消费者群体如何选择而不是消费者个体如何选择的问题。而进化博弈理论正是描述有限理性的群体行为的有力工具。进化博弈理论认为消费者具有群体性, 群体中各消费者的消费行为会相互影响, 因此, 消费者的选择行为过程是一个消费者群体成员之间不断“学习”, 不断调整策略, 最终达到均衡的过程。下面, 我们用进化博弈理论来讨论高清交互数字电视新技术条件下消费者选择新旧技术产品的动态行为。
设消费者群体规模为n, 之前全部拥有单向标清机顶盒, 收看单向标清数字电视节目。广电网络运营商推出高清交互数字电视新产品后, 消费者要么选择保留原单向机顶盒、继续收看单向标清数字电视;要么选择高清交互机顶盒、收看高清交互数字电视。而由于网络外部性因素, 消费者选择高清交互数字电视还是单向标清数字电视的支付不仅与他们自身的选择相关, 还与其他消费者的选择相关。
设x表示选择高清交互视频服务新产品的消费者比例。则1-x表示保留原先的单向标清视频服务的消费者比例。
则对于任意两个消费者, 其选择高清交互、单向标清视频服务产品的2×2对称博弈分析如下:
当两个消费者均保持原有选择不变时, 选择高清交互视频服务产品的消费者数量为nx, 选择单向标清视频服务的消费者数量为 (1-x) n。即nn=nx, no= (1-x) n。
当只有一个消费者转而选择高清交互视频服务产品时, 则采用高清交互视频服务产品的消费者数量为nx+1, 保留单向标清视频服务的消费者数量为 (1-x) n-1。即nn=nx+1, no= (1-x) n-1。
当两个消费者均选择高清交互视频服务产品时, 采用高清交互视频服务产品的消费者数量为nx+2, 保留单向标清视频服务产品的消费者数量为 (1-x) n-2。即nn=nx+2, no= (1-x) n-2。
由此我们可以得到的支付矩阵，见表1。
一般而言, 对于2×2对称博弈, 其支付矩阵见表2。
则2×2对称博弈的复制动态方程为:
x=F (x) =x (1-x) [x (a-c) + (1-x) (b-d) ]……………… (5) .
式中, x是采取策略1的博弈方的比例, x为采取策略1的博弈方比例随时间的变化率。
该复制动态方程最多有三个稳定状态:x*=0;x*=1;x*= (d-b) / (a-b-c+d) 。
由此, 对于如表1的2×2对称博弈, 我们可直接写出其复制动态方程:
由于n>>1, 所以可以将上式近似为:
由式 (7) 得:
(为简化书写, 定义
由式 (8) 、 (9) 和 (10) , 我们可以得到在ΔV——n平面中的两条直线:
将该平面的第一象限分为三个区域, 如图1所示。
由此, 经过消费者的学习、进化, 最终进化稳定策略为:
1. 在区域I, x*=0为进化稳定策略, 即当技术进步幅度和网络规模均不大时, 消费者最终会整体保持使用原单向标清视频服务产品;
2. 在区域II, x*=0, x*=1为进化稳定策略, 即消费者群体可能选择保留单向标清视频服务产品, 也可能选择采用高清交互视频服务产品, 取决于初始的消费者采取新、旧技术产品的比例。当消费者初始选用高清交互视频服务产品的比例:
x∈ (0, xd) 时, 消费者群体最终整体保留原单向标清视频服务产品;
x∈ (xd, 1) 时, 消费者群体最终整体选择高清交互视频服务产品。
3. 在区域III, x*=1为进化稳定策略, 即当技术进步幅度充分大时, 消费者群体最终会整体选择高清交互视频服务产品。
显然。若要促使消费者群体选择高清交互视频服务产品, 思路是扩大区域III的范围, 容易看出:
1.当消费者对高清交互数字电视的偏好θ增大时, 可以减少直线A的截距, 同时增大其斜率, 使得消费者群体选用高清交互视频服务为进化稳定策略的区域III增大, 如图中虚线A1所示;
2.当从单向标清到高清交互视频服务的转换成本ΔP减小时, 可以减少直线A的截距, 增大区域III的面积, 如图中虚线A2所示;
3. 当网络外部性强度系数α减小或高清交互对单向标清数字电视技术的兼容性β增大时, 可以增大直线A的斜率, 增大区域III的面积, 如图中虚线A3所示。
3结论及分析
一般而言, 消费类产品的技术进步是有利于消费者的。但消费者最终是否选择具体的某新技术产品, 还是取决于该新技术产品是否能给消费者带来更大的消费者剩余。对于高清交互数字电视新技术条件下, 广电网络运营商的高清交互整体转换行动, 消费者群体是选择高清交互数字电视视频服务还是保留原先的单向标清数字电视视频服务产品, 最终取决于消费者选择这两种产品给消费者带来的消费者剩余, 而不是广电网络运营商。
消费者群体是保留单向标清视频服务产品还是选用高清交互视频服务产品, 取决于高清数字电视新技术的技术进步幅度、广电网络运营商网络规模、从单向标清到高清交互视频服务的转换成本、消费者对高清交互数字电视新技术的偏好、网络外部性强度、高清交互对单向标清数字电视的兼容性等因素。
当技术进步幅度很大时, 消费者倾向于整体选用高清交互视频服务;而当技术进步和网络规模均不大时, 消费者倾向于整体保持原单向标清视频服务。
在一定的技术进步幅度和网络规模下, 消费者越偏好高清交互数字电视新技术, 从单向标清到高清交互视频服务的转换成本越低, 网络外部性强度越低, 高清交互兼容单向标清数字电视的程度越大, 则消费者群体最终选择高清交互视频服务新产品的可能性越大。
由于广电网络运营商的网络规模是固定的, 其网络外部性也是相对固定的, 而高清交互数字电视基本上是完全向下兼容单向标清数字电视的, 因此, 实际上广电网络运营商可控的、影响消费者群体选择行为的主要有三大因素:高清数字电视新技术的技术进步程度、从单向标清到高清交互视频服务的转换成本、消费者对高清交互数字电视的偏好。也就是说, 如果我们想要引导消费者群体选择高清交互视频服务则我们需要从以下三个方面做工作:
1.通过选择高清电视机普及率高的区域, 以及降低高清机顶盒价格等方式, 来降低消费者选择高清交互视频服务新产品的转换成本。
目前, 一台高清电视机至少在4、5千元以上, 再加上一台高清机顶盒至少1千元以上, 相比与从模拟电视向数字电视的转换, 电视机不需要换, 单向机顶盒运营商免费配发显然, 其转换成本非常高!这样高的转换成本势必成为消费者转而选择高清交互视频服务新产品的最大障碍。
如何降低该转换成本呢?
无疑, 转换成本中最大头部分还是高清电视机, 因为如果之前没有高清电视机的话, 消费者还需要为看高清电视再买一个电视机, 这一定会影响消费者的选择。而高清电视机不由广电网络运营商控制, 运营商无法降低这部分成本。但是广电运营商可以通过选择合适的时机和区域来间接解决这个问题。也就是说, 广电网络运营商在推广高清交互视频服务新产品的时候, 必须慎重选择时机和区域, 尽量选择高清电视机普及率高的区域, 如果消费者已购买了高清电视机这部分成本已经“沉没”, 转换成本自然就不存在了。而当高清电视机普及率非常低时, 高清交互数字电视推广的效果将难以保证, 运营商即使免费配发高清交互机顶盒, 消费者也未必接受, 接受了也未必真正使用。
另外广电网络运营商可以通过降低高清机顶盒价格来降低转换成本, 甚至于与单向机顶盒一样采取免费配发的方式, 将这部分成本降为0。当然, 这样做必须有政府政策和资金上的支持, 否则光凭广电网络运营商是无法支撑的。此外, 降低高清机顶盒转换成本还有一个思路, 即大力推广高清一体机, 将高清机顶盒成本作为高清电视机的一部分, 这样单纯的高清机顶盒成本也降为0。当然, 高清一体机支持交互功能比较差, 这点需要注意。
2.通过提供更多的高清频道乃至高清交互视频服务来提高高清交互数字电视的“技术进步幅度”。
对于消费者而言, 其关心的并不是技术进步本身, 而是技术进步带来的好处。对于高清交互数字电视而言, 高清交互相对于单向标清在性能方面的提高程度是固定的, 更重要的是功能方面, 核心是高清频道的数量, 显然, 高清频道数量越多, 高清数字电视新技术给消费者带来的效用越大。因此, 如果我们想要消费者能接受高清交互数字电视, 必须有更多的高清频道乃至高清交互视频服务 (如高清VOD点播) 。而只有高清频道达到一定数量, 消费者感到收看高清交互数字电视的效用足够大的时候, 消费者也才会选择高清交互数字电视。
3. 通过加强宣传、推出免费体验服务等来提高消费者对高清交互数字电视的偏好。
基于消费者对新技术产品偏好的主观性, 广电网络运营商可以设法影响消费者偏好。首先需要加强宣传, 让消费者充分了解高清交互数字电视的优点和好处, 特别是要强化高清交互数字电视的公益服务功能、强化高清给消费者带来的视频享受!此外, 在高清交互视频服务推出初期, 应该更多的推出一些新的免费服务, 让消费者充分体验到高清交互数字电视的优点并逐步接受乃至习惯它, 而不是对一些高清节目包和交互功能包急于收费。
参考文献
[1]国家广电总局.广电总局关于促进高清电视发展的通知[OL].
[2][美]奥兹·谢伊.网络产业经济学[M].上海:上海财经大学出版社, 2002.
[3]朱彤.外部性、网络外部性与网络效应[J].经济理论与经济管理, 2001 (11) :60-64.
[4]保罗·萨缪尔森, 威廉·诺德豪斯.经济学 (第十六版) [M].北京:华夏出版社, 2003.
[5]傅家骥.技术创新学[M].北京:清华大学出版社, 1998.
[6][法]泰勒尔.产业组织理论[M].北京:中国人民大学出版社, 1997.
[7]高巍.技术进步条件下城市公用事业经济系统研究[D].北京:北京理工大学博士论文, 2005.
数字交互技术 篇9
关键词：数字媒体；交互艺术；虚拟交互；移动交互；传统文化
交互艺术是艺术家与工程师通过一个技术平台，为观众创造一个虚拟的互动体验空间。交互活动在不同的领域中进行，指引访问者通过不同的方式进行自我创造。[1]这种艺术形式在现代社会除了被运用到许多商业领域之外，也被运用到文化领域作为传统文化的重要传播手段。
1 虚拟交互艺术
数字媒体和传统媒体的区别在于，虚拟技术带来的高度逼真。虚拟现实通过模型建构、空间、视觉跟踪等技术，利用网络虚拟空间，实现了高度沉浸感与交互的多感官空间。中国传统文化的特征之一在于，它是身心合一、身心俱修的文化，它需要身临其境地感觉与体验，需要优游涵泳，方能真正得此文化之精髓。而数字媒体能够通过虚拟技术给我们呈现出一个可供体验的空间，它使传统文化不再是死的文化，而是如同鲜活的生命体。
在传统文化传播领域，IBM公司与故宫博物馆合作开发了“超越时空的紫禁城”，此项目利用虚拟技术对传统文化进行推广。它是中国第一个通过互联网重现历史文化景点的虚拟世界。“超越时空的紫禁城”是主要利用3D建模技术，在网络上打造的一个虚拟场景。它提供给游客充满沉浸感的操作，与传统网页大相径庭，是一个根据紫禁城场馆的位置制作而成的虚拟空间。游客可以任意在6条线路中选择任何一个景点进行游览，还包括现实中一般无法进入的太和殿。
在这个虚拟空间中，每个景点都有对应的文字解说，游客只需单击鼠标就能获取这些信息，甚至能全角度观看景点的各个角落。游客甚至可以在游览过程中给自己设置一身自己喜欢的衣服，从普通宫女、太监、侍卫到大臣首领，甚至皇子、公主。
在这个虚拟世界中，游客并不孤独，你可以看到在游览的其他游客，可以和他们打招呼、聊天，也可以参加虚拟世界中举行的蹴鞠、围棋、骑马等多彩的活动，也能参观如“嫔妃游园”“百官早朝”等虚拟场景。游客如果有特别喜欢的景点，更可以把自拍传到网络社区和大家分享。
“虚拟紫禁城”为广大中国古典文化爱好者提供了一个非常好的普及推广中国传统文化的平台，逼真的现实场景直接给予观众一种最为真实和直观的印象，通过在线互动式的展示刺激浏览者主动思考和肢体的参与，进行双向交流。当然，虚拟交互给人带来愉悦体验的同时，也要警惕数字媒体在传播传统文化过程中容易使人产生技术至上的认识误区。虚拟技术虽然给人类带来图文处理等多方面的便利，但也可能造成人类对数字技术过分依赖的后果。另外，数字媒体虚拟空间的高度逼真，也可能降低人们对真实世界的感受力。针对“虚拟紫禁城”项目，故宫博物院副院长李文儒先生曾指出：“尽管采用大量的3D建模技术重现的文化遗产能让公众在交互、娱乐中了解文化信息，但这只限于浅层面的普及工作，数字技术的核心必须是内容为主，过于娱乐化会把真正的文化内涵给消解。”[2]
2 移动交互艺术
由于传统的PC通过浏览器访问网络的方式受限于媒介方式，所以移动化已成为未来网络发展的主要趋势，以智能手机和平板电脑为主的移动电子设备充斥着我们的生活。移动新媒体是一种将移动终端和无线网络结合的技术，使用户能够不受空间和时间限制自由收集和发送信息。科技的每一次创新与进步，都会给人类的生活带来全新的体验和感受，“APP”就是应运而生的移动平台应用软件。
移动新媒体的出现给传统文化提供了新的传播方式。从2013年开始至今，故宫出品的APP已经有五款，分别是《紫禁城祥瑞》《胤禛美人图》《皇帝的一天》《韩熙载夜宴图》以及2015年初最新推出的《每日故宫》，跟着这些APP，人们足不出户就可以深度游览故宫。这几款故宫系列的APP设计，通过新颖的数字交互方式，展示了中国的传统文化、传承技艺、历史故事、古典手工艺品，让用户通过使用这些APP，随时随地了解宫廷皇室与知识典故。《皇帝的一天》虚拟了一个故事：小皇帝想出宫玩耍，于是，乾清门外的小狮子为皇帝找替身，从早晨5点起床穿衣开始，读书、骑射、上朝、用膳，玩家可以体会“皇帝”一整天的丰富生活。游戏中，小狮子充当“讲解员”，通过弹出文字，介绍清代宫廷礼节以及服装、文化等知识。[3]萌萌的人物形象、有趣的游戏环节，使这款APP大获好评。但是，游戏的形象毕竟与故宫一贯严肃、权威的形象反差太大，短时间内可以利用趣味性的交互形式来满足用户对故宫的探索，久而久之，有可能会弱化故宫在公众心目中本该有的庄重、威严的历史形象，不利于文化的传承。应该认真思考“萌”过之后，后面的路要怎么走。因为公众是传统文化的创造者、继承者和传播者，所以绝对不能忽略文化的传播形式对公众的影响。
移动媒体在未来是传统文化传播的重要手段，是一种新的文化体系，与传统文化密切相关。移动交互兼具视觉感知和触觉感知，作为观众的反应模式，与用户之间产生了新的艺术形式的互动，它激发人们进一步去探究中国传统文化的瑰宝。因此，移动新媒体给传统文化带来了全新的传播形式和传承时机。[4]
3 交互艺术的发展及思考
从传统的PC虚拟交互到移动终端的交互，交互艺术使大众获得了一种以休闲娱乐的方式接受享受文化的权力和艺术实践空间。它以前卫的艺术形式，把数字技术应用于传统文化的传播，为传统文化传播插上高科技的翅膀，形式上既继承了传统，又足够大胆创新。在传统和现实结合的形式中，新媒体艺术的交互艺术实现了传统文化与现代技术及网络环境的完美统一，展现出截然不同的全新风貌。同时，交互艺术更有利于将传统文化深入到人们生活中。它促进了人们生活的发展，更加速了社会经济的发展。
未来，万物互联，极大地丰富了设计的多种可能性，交互艺术给传统文化提供了一个崭新的舞台。传统文化的传播在利用交互艺术的特性与优势的同时，应小心谨慎地对传统文化进行再开发和核心价值的提取，积极寻找新的传播方式、新的空间与新的展示方式，帮助更多人了解传统文化，使其传承下去。[5]
参考文献：
[1]李涵.信息时代的蜕变——新媒体艺术的交互性及其市场发展[J].美与时代，2013.
[2]黄涛，张雷.指游虚拟故宫——看皇帝吃饭与臣子下棋[N].竞报，2008.
[3]赵楠.“皇帝的一天”：揭秘故宫APP创作团队[J].小康旬刊，2015.
[4]郭敏.移动新媒体视阈下我国传统文化传承与传播研究[J].内蒙古科技与经济，2015.
基于人机交互的认知数字流形 篇10
关键词：人机交互,认知结构,流形,复杂网络,脑成像
21世纪初美国提出“NBIC”聚合科技(Nanotechnology,Biotechoiogy,Information technology and Cognitive science,纳米技术、生物技术、信息技术和认知科学,Converging Technology)概念,并把认知科学放在优先位置[1]。我们认为对脑认知活动的多元观测,多维分析,了解认知功能、结构、动力过程、演化规律,建立脑多元信息融合模型是本世纪认知科学、信息科学的重要目标。和广袤宇宙,微小的量子比较,人类对脑认知的研究还处在初级阶段,是什么阻碍我们对脑内宇宙的研究呢?我们认为是研究范式、方法、工具,尤其,需创新类似望远镜、显微镜、粒子加速器这样的脑研究工具。
在当前脑研究范式中,通常认为:人脑信息加工心理机制既不能从外部对内隐心理机制进行直接检测,也不能利用解剖方法对人脑组织所发生的心理过程进行微观水平直接观测,因而,只能用计算机模拟方法,或称“黑箱”方法借助于理论思维作用对脑认知的内部活动和机理做出间接性推断。以上是当代认知科学脑研究的隐含假设,我们称为“人机分离的功能模拟”研究范式。由于,功能模拟没有采集脑认知活动的数据,难以获得认知结构模型,而认知结构是人类学习、智慧的基础[2],是脑高级功能研究的基础。
人脑是物质、能量和信息耗散结构,一定角度,脑研究是用仪器去探测、扫描大脑的物质、能量、信息过程,并拍摄、采集数据,基于数据重构大脑。生物、医学、解剖学领域重点研究脑物质结构;神经信息学、脑电(electroencephalogram,EEG)、事件相关电位(event-related-potential,ERP)、脑功能成像[3]等是从能量角度研究大脑,是当前脑研究热门领域,MIT甚至在“点亮”大脑[4]。在物质、能量深入研究同时,我们不能忘记,大脑核心功能是符号、信息处理,是个体数年,生物体系上亿年信息耗散之结果,应开拓信息、内容层研究思路。基于人机耦合态的在线认识数据采集如图1所示,我们希望在人机交互中借助Agent等技术采集认知数据,构建认知动力方程。
脑认知信息、内容是认知心理学研究对象,但是当前认知心理学还未建立比较纯粹的认知数理模型。皮亚杰把很多数理概念引入心理学,做开创性工作,比如,在认知逻辑形式化方面引入数学中范畴、态射、群、格等概念理论[5]。从数理角度,构建脑认知数理模型的基础是背景空间、流形,或认知流形。我们不仅在思想层面建立认知流形,还需创新方法、技术、工具观测它。当前,计算机已广泛应用在认知心理学研究中,但只是
在信息技术广泛渗入时代,人机交互为基础的信息世界成为人类生存基础环境。数字世界和认知世界充分融合意味我们能通过塑造、设计数字世界而影响、改变认知世界。构建符合认知逻辑的数字环境、数字系统和大脑认知同构、态射,产生认知同化、顺应及平衡;采集认知过程信息实现认知逻辑更加精细研究,在数字系统中寻找到范畴、态射之表现,探索认知动力系统的秘密。把传统认知心理学家认知实验转移到虚拟的人机交互空间中,实现认知心理的连续、直接观测是趋势。脑认知流形如图2所示,假如人认知行为发生在流形中,通过信息观测映射到数字流形,实现认知结构成像。
基于人机系统的认知、思维研究也是钱学森教授所推崇的。1991年4月18日与他指导的科研集体中的部分成员有过如下谈话:“智能系统是非常重要的,是国家大事,关系到下一个世纪我们国家的地位。如果在这个问题上有所突破,将有深远的影响。我们要研究的问题不是智能机,而是人与机器相结合的智能系统。不能把人排除在外,应该是一个人—机智能系统”[6]。
当前,人机交互一般关注:(1)情境界面中承载知识、内容本身;(2)比如,让界面更加真实,而我们更加关注;(3)认知内容蕴含的认知逻辑;(4)基于认知流形的动力过程。和物质、能量脑研究范式不同,人机交互观测信息数据,缺少直观的“物质”性,即人机交互的认知观测需解决脑内、外认知对象是统一的,也即人机交互状态观测到的认知对象、规律和脑内认知对象、规律是统一、协变的问题,称人机交互认知观测数据客观性、统一性问题。
1 耦合认知
基于“人机分离的功能模拟”脑研究范式,从哲学互补原理可洞察到还有“人机融合的结构观测”研究模式,即用观测工具对脑认知过程、结构进行在线、直接的数据采集。此模式存在和可能吗?因为我们无法进入脑内,大胆想法是,把脑内认知诱导到脑外观测,但认知会发生在脑外吗?我们去认知哲学前沿审视人机交互,寻找可能。
1.1 脑外认知观
认知哲学是认知科学的重要组成部分,新认知哲学观点会影响到具体认知研究,当前,情景、具身、分布、延展认知观[7]是认知哲学热点。
誗情境认知:认知、知识和智能的发展是根源于智能体-环境的相互作用、相互调节和适应。认知是一个发生于智能体-环境相互作用和相互关系的整体中的事件。环境不是一个认识论上的单纯的认知对象,它同时支撑着智能体的生存;认知是面向生存的,它是活动指向的,是指向环境的活动,是可存在于脑外环境的。
誗具身认知:有机体和环境在基本循环中彼此包进(enfold)又彼此展开(unfold),这循环就是生命本身。认知和知识发生在耦合于环境的生命系统中,被誉为第二代认知科学观,是对之前认知就是计算的发展。
誗分布认知:哈钦斯1995年出版了代表性著作《荒野中的认知》(《Cognition in the wild》)主张:认知活动发生于并分布于他人、技术人工物、外部表征和环境共同构成认知环境,认知是分布现象。
誗延展认知:延展认知及延展心灵是在国际上引发重要震动和争议的认知哲学假说。本假说在1998年由克拉克提出,主张:心智可以向外延展,进入系列认知客体,比如工具、媒介及其他人,认知代理(Agent)可以延伸到脑外工具。
我国有关学者认为思维以语言、场等外化,语言是思维的工具,人类必须通过语言进行思维,但思维又必须通过语言、文字和手语外化,并产生社会作用,如果思维不外化,那么人的大脑将永远是思维的黑夹子,思维将变得毫无意义[8]。分布认知等已成为人机设计[9]重要思想。
综合当代认知前沿哲学观念,我们认为:脑内认知可超越颅骨界限在脑外活动。在技术上,脑内认知以Agent方式,被情境耦合或者诱导到脑外环境中是可行的。脑外认知观为我们在人机交互环境中观测脑内认知提供哲学基础,即在人机交互状态观测到的认知对象和脑内的认知对象是会一致、统一的,基于人机交互而采集的认知数据是有价值的,是可反映认知规律的。
1.2 人机耦合
基于探索脑信息、符号层面运动规律的强烈目的,我们需要在大脑信息处理活动状态研究大脑,选择一种仪器和大脑信息加工态在线关联、耦合,采集大脑信息活动过程、认知结构的信息,而不是物质或者能量,称这样的脑状态为信息脑(i Brain),区别于物质和能量层面的研究范式,这样,记录的数据将反映大脑信息加工、认知结构的秘密,而暂时不去研究脑信息加工时的物质和能量状态,仅专注于脑信息加工本身,无疑计算机是最好的选择。
当个体操作计算机时,计算机软件系统对个体的相关操作做出反应,比如,记录认知操作过程、依据相关逻辑确定下步认知操作,在大脑和电脑之间构成相互的输出、输入,达到信息耦合状态。
定义1人机认知耦合态:在人机交互中,(1)研究者对认知内容、逻辑、规则、流程、轨道的设计;(2)也包含个体大脑对研究者设计的认知情景的理解;(3)以及理解之后大脑对情景的反应;(4)计算机根据大脑反应过程决定下个操作节点,实现认知调制;(5)如果大脑行为按照预定轨道活动,意味着设计者的认知设计和个体认知是匹配的,相关认知规律得到一次验证;(6)否则,要么是认知规律有待修正,要么就是认知调制需要改进,或者,其它原因[10]。
把大脑认知操作的对象、内容、规则、流程、轨道等的总和称为认知信息空间。引入认知信息空间目的是用计算机软件“物化”脑信息活动,用Agent代替被研究对象的大脑行为,信息耦合抽象为认知信息空间中Agent行为,就像电磁场场中粒子。
1.3 BSM耦合认知系统
在脑外认知视角,人机交互是“脑认知体-耦合情境-信息流形”(brain cognitive body-coupling situation-information manifolds,简称“BSM”)组成的数字化认知观测平台。
定义2脑认知体:脑认知体以头颅为生理边界,是脑认知的生理载体,也是当前个体智能存在的物质基础。
定义3耦合情境:耦合情境包括人机情境界面、智能设备互动情境和本地客观环境,以能被大脑感知、认知到的对象为边界,比如,人机可视屏幕及界面的扩展。情境包括交互情境、认知数据采集、控制面板等部分。
定义4信息流形:Agent体外载体,包括认知调制器,调制情境和脑认知到耦合态;认知数据处理系统;认知可视化仪。信息流形主要功能是对学习过程、认知结构进行成像。
1.4 耦合认知数字流形
我们希望构建可视化认知数字动力系统,类似宇宙学研究中的云雾室。它里面充满了干净空气和酒精(或乙醚)的饱和汽,如果闯进去一个肉眼看不见的带电微粒,它就成了“云雾”凝结的核心,形成雾点,这些雾点便显示出微粒运动的“足迹”。
定义5认知耦合数字流形:基于脑外认知观,耦合认知的人机交互环境,Agent技术,把认知投影到信息流形中,认知过程在此信息流形中成像,称此流形为“认知耦合数字流形,认知数字流形”。我们希望“认知数字流形”能成为认知观测的“云雾室”。
和认知数字流形类似,在认知行为层有脑空间概念(Brain Space)[11],物质层有脑流形(Brain Manifold)[12]。
脑认知体是高维认知流形,需要把其投影到低维流形中。脑认知流形降维涉及低维流形结构、情境空间矢量化、认知活动符号化、认知动力结构等问题。BSM是实现认知数字流形的工具平台。
假设有研究者采集认知过程信息,一般有如下方式:(1)拍照:获取认知情境活动视觉信息;(2)录音:录制认知情境活动声音信息;(3)摄像:录制认知情境现场视频信息。这些数据以紧耦合方式存在,难分解、归并、检索、处理,须另辟蹊径,创新认知情境矢量技术。
BSM信息观测面临以下问题:
(1)诱导情境设计:如何设计有效耦合情境,把脑内认知诱导到脑外流形。
(2)部署情境感知器:部署多样情境认知感知器,对BSM进行多维观测。
(3)认知信息采样方法:认知情境空间和过程存在大量信息,需要对高维信息进行科学采集,便于信息处理,防止数据“灾难”。
(4)认知流形表征方法:如何表征复杂BSM认知流形,保证认知信息流形的完备性。
(5)认知情境重构技术:涉及低维流形和认知逻辑架构选择。
(6)认知流形动力系统:认知信息流形的动力学公理、规律、数学描述,实现认知行为的预测和调控。
2 基于范畴的人机交互数学结构
基于BSM脑认知观测平台,还要理清BSM数理模型,为BSM研究提供基本的数理支撑。从一定角度,BSM目标是把B认知映射、镜像、同构到M中,通过S。我们将在范畴论角度分析BSM之间的关系。
态射、范畴与范畴论可视为人类认知工具发生的重要的想象方式,它提供新视角,让人们更清晰地看到认识过程中从具体至形式之间通路的动态变化。著名心理学家皮亚杰在20世纪60年代就开始基于范畴的认知研究[5]。
2.1 BSM认知范畴
定义6认知范畴:在近代数学中,“范畴”(categories)是一个最为基本的概念。一个范畴C,是由以下要素组成:
C1一个类ob(C),其元素称为「对象」;
C2一个类hom(C),其元素称为「态射」(也简称“射”)(morphism)或「箭号」。每个态射f都只有一个「源对象」A及一个「目标对象」B(其中A和B都在ob(C)内),称之为「从A至B的态射」,标记为f:A→B。所有从A至B的态射所组成的类称之为「态射类」,标记为hom(A,B)、hom C(A,B)、mor(A,B)或C(A,B)。
C3一个二元运算,称为「态射复合」,使得对任意三个对象A、B及C,都会有hom(B,C)×hom(A,B)→hom(A,C)。两个态射f:A→B及g:b→c的复合写做g°f或gf,并会符合下列三个公理:
A1不相交性:除非A=A'且B=B',态射集C(A,B)与C(A',B')不能相交;
A2结合律:若f:A→B、g:B→C及h:C→D,则h°(g°f)=(h°g)°f;
A3单位元:对任意对象Y,hom(Y,Y),总存在一个态射1Y,使对任意态射f∈hom(X,Y),g∈hom(Y,Z),都会有:
1Y有唯一性也称为对象Y的恒等射。若f∈hom(X,Y),g∈hom(Y,X),有g°f=1X,那么,射g就称为f的左逆,而f称为g的右逆。既为f的左逆又为f的右逆的射称为f的双边逆。
范畴中的态射有时又称为“箭号”,这种叫法来自于交换图。交互图也可以理解为对象之间的逻辑关系、数理约束。人机交互中的认知态射交换图如图3所示。
认知范畴定义了我们研究认知的视角,在此视角,我们把大脑机体、情境空间、信息系统都是认知范畴。
定义7认知态射:在认知范畴C中,(1)能够被认知到的客体、现象组成认知类及对象ob(C),A,B∈ob(C);(2)认知操作建立A和B之间的联系,不管是基于知识关联、认知逻辑还是经验想象,就是认知态射f:A→B,hom(A,B),无疑,A,B,C∈ob(C)形成hom(B,C)×hom(A,B)→hom(A,C)认知态射链,满足传递性等;(3)恒等认知态射是对认知对象自身的确定操作。态射和认知操作、认知算子等都类似,就是认知对象之间的关联,也可以用箭头表示。
定义8 BSM认知范畴:在人机互动系统中,我们假定脑认知体是B范畴,耦合情景是S范畴,信息流形是M范畴,总称BSM范畴或人机耦合范畴。BSM范畴中,存在如下态射:
(1)认知态射:脑认知体中存在的客观认知对象之间的态射称为认知态射,即脑内认知对象之间存在的关系、态射。认知态射以大脑思维为基础。
(2)符号态射:脑外信息流形对象之间的态射,符号态射以计算符号为基础,在符号、逻辑、操作体系中存在。
(3)耦合态射:耦合情境在认知和符号态射之间建立态射,通过人机交互实现它们之间的双向链路,用η表示。
定义9认知对象等价:态射f∈hom(X,Y)称为等价的(f:X≈Y),如果存在f的双边逆f-1hom(Y,X),即认知范畴之间存在等价认知态射则认知范畴对象是等价的。
在BSM范畴中,通过认知等价态射,保持脑内认知对象、耦合情境和认知数字流形之间的认知对象等价,这个是我们研究脑内认知的客观性基础,也是脑内认知诱导、耦合到人机系统中的数理基础。
2.2 认知函子
定义10认知函子:函子是认知范畴之间保持结构的映射。它们可以被看成以所有(小)范畴为成员的范畴中的态射。
一个从范畴C到范畴D的(协变)函子F被定义为:
对C中任意对象X,都有一个D中相应的对象F(X)与其对应;
对C中任意态射f:X→Y,都有一个D中相应的态射F(f):F(X)→F(Y)与其对应;
并使下列性质成立:
对C中任意的对象X,都有F(idg)=idF(g)。
对C中任意两个态射f:X→Y和g:Y→Z,都有F(g°f)=F(g)°F(f)。
一个从范畴C到范畴D的反变函子F不同于函子的地方仅在于将D中的映射箭头倒过来。比如说f:X→Y是C中任一态射,则有F(f):F(Y)→F(X)。
B是脑内函字,M是信息流形函子,f是脑内认知态射,通过人机耦合态射η建立变换,如图4所示:
在BSM中,认知函子是不同认知范畴之间保持结构统一的操作,也是不同智能体之间保持同构的描述。BSM自然变换的分解如图5所示:
图是定义范畴的基础,函子是范畴之间的图同态,图表和函子是一个概念的不同方面,自然变换是函子间的映射,也是一种结构到另一种结构的变换。
脑认知体、耦合情境、信息流形的之间存在自然变换,保持脑内认知对象、结构、体系和信息流形之间的对象、结构、体系保持统一同构是BSM研究的基础。
定理1脑认知体和认知数字流形之间存在自然变换,简称“自然耦合变换”原理:在BSM范畴中,以耦合情境界面为纽带,信息流形和脑认知体之间存在双向认知态射通道,基于认知等价我们把脑内认知对象映射到脑外信息流形中:
以上说明,脑内认知对象通过耦合方式能被映射到脑外,称为认知对象等价或认知耦合观测可行性定理。
2.3 认知素描
数理逻辑中的形式理论是基于符号串作为形式结构的规范方法,范畴论中,态射用箭号等图表示,图是定义范畴的基础。范畴是图加上满足某种条件的图中箭头的合成规则。范畴中基于图更加直接的概念是素描。素描是数学结构的另一类抽象的形式规范,它基于图而不是形式语言或元组,其语义通常是函子。
定义11认知素描(finite product sketch):一个素描S=(G,D,L,C)是四元组,其中G是一个有向图,D是G中具有相同源和目标的路径对集合(称为可交换图表),L(C)是G中的锥(余锥)的集合。素描可以把认知图式、认知操作等可视化,也是基于人机系统能够成为脑探索新工具的基础。
范畴、态射、图、函子、素描这些为脑内认知可视化提供理论依据,尤其在BSM系统中,信息系统强大的可视化功能可以应用在脑内认知描述中。我们通过以下步骤可以实现认知可视化。
(1)矢量耦合情景:通过认知对象标注等方法,在认知情境中部署认知感觉器。
(2)认知符号序列:认知感觉器感知认知操作,把认知操作转为认知态射。
(3)认知素描:基于认知态射、函子等获得认知素描。
(4)复杂认知网络:在图基础上,把认知逻辑和态射结合,形成可视化复杂认知网络。
定理2脑认知结构和认知数字流形自然同构,简称“认知自然同构”原理:基于BSM之间的态射链路,脑内认知过程投影、成像到认知信息流形中,实现脑内认知脑外流形成像。
“自然耦合变换”和“认知自然同构”为认知耦合观测数据中存在的认知对象、过程、结构等的科学性、有效性提供基础,是我们开展认知耦合观测的保证。
3 可视复杂认知网络
3.1 高维认知流形和复杂网络同态
在数学上流形可以用图来逼近,或者,在一定角度的同构,图G=(V,E)包含有两个集合:V为顶点集合,E为边的集合。对于取样自d维流形上的样本数据集x,首先在数据点和图G的顶点之间建立一一对应,并定义成对数据点的相似度为图中的边,这样就根据数据点建立了一个与之对应的图。图和流形有很多相近的性质,最重要的一点就是都可以嵌入到Euclid空间。对于流形来说,一个与之对应的图就是一个拓扑对象,其拓扑性质通过边的权值表现。我们使用复杂认知网络[13]来描述认知流形,网络节点代表认知对象,边代表认知点之间的逻辑关系。
当前,复杂网络已经是研究热点,不仅成为描述从技术到生物直至社会各类开放复杂系统的骨架,还是研究它们拓扑结构和动力学性质的有力工具。在认知领域,皮亚杰为代表的认知心理学体系中图式,知识工程中的知识图、概念图、思维导航图等都和复杂网络概念关联。
流形的坐标映射,坐标图,或简称图是在流形的子集和简单空间之间的双射,使得该映射及其逆都保持所要的结构。在认知流形中,图册是认知可视化表达之形式,比如,知识可用树、网、线等来表达,认知流形的图形如图6所示。
因此,基于脑内认知耦合观测和脑内认知成像定理,我们可以用复杂网络去同构脑内认知结构,对高维认知流形进行降维,实现脑内认知的可视化。
3.2 认知符号序列
在研究科学研究中精细的测量必定带来大量的数据,而用以刻划事物根本性质的特征量通常为数不多,为了得到这少数特征量,未必要从大量精细的原始数据出发。其实,整个自然科学体系都是在对事物进行“粗粒化”或“约化”的描述。这一纲领在动力学系统的研究中可以较好地实现。符号动力学就是在有限精度下对动力学过程实行严格描述的一套方法[14]。
我们建立认知操作描述符号集合,对BSM情境中的认知过程进行“约化”描述,解决情境数据采集中的“数据爆炸”问题。
BSM是复杂系统,需要多维度观测和采集其活动信息,认知符号序列在符号和逻辑层面描绘认知过程也符合当前复杂系统数理体系的趋势,即数值和符号运算的综合、泛化、自修复,构建并行处理及Agent计算模型,比如,CAS模型中适应性基本机制“刺激—反应”模型就以“IF—THEN”规则表达。
在BSM耦合情境中需要对认知互动过程进行科学“粗粒化、约化”处理,比如,学生听写BOOK单词,先敲击B再敲击U再敲击K,发现不对就移动光标删除“U”后再敲击两个0,可用以下三种序列表达:B-BU-BUK-BOK-BOOK、B-U-K-O-O、1(1代表正确0表示错误),显然第一种最能反映学生认知过程,第三种只是简单结果认知信息最少;用Q表示提问S代表选择题等都是符号化的体现。
定义12认知符号集合:称能表达认知的符号S={a∈S|S为计算机能存储、传输、处理的有认知意义的字符}为认知符号;认知符号能够表达认知时间、空间、流程、逻辑等认知元素。
定义13认知操作:设S是认知符合结合,认知操作φ:S⊗S→S称为S上的一个二元认知操作,简称认知操作⊗等符号表示“认知算符”。认知操作φ和态射、映射、函数都有相似的含义,认知耦合是两个认知系统之间的双射。
认知操作是核心概念,除了用代数中的加、减、矩阵等数理算符表达外,还可用数理逻辑、形式语言描述的认知操作,比如,IF-THEN语句、计算机编程语言代码等。
定义14认知符号序列:有认知操作内涵能反映认知操作过程的数字、符号序列称为认知符号序列,即认知过程P用S中的元素S1,S2,...,Sx-1,Sx进行表达,组成认知符号序列。(Cognitive Symbol Sequence,简称:CSS)。
定义15认知逻辑:基于CSS面向认知过程的逻辑系统。逻辑规律通过包括计算机语言在内的各种语言来表达。从表现形式角度,分形领域的L-系统、IFS系统和认知符号序列有很多相似之处,以及信息流理论架构[15]。
4 认知数字流形体系架构
在BSM中,认知是高维流形,难以构建全局和整体的流形坐标系,只能对流形局部进行观测。和情境信息流理论“一个情境是世界的一个有限部分或片断”[16]一致,我们认为人机情境是认知流形的局部测量。我们(1)利用耦合情境对认知流形的观测;(2)采集数据;(3)把认知流形同构到复杂认知网络中;(4)实现认知流形符号化、数理化。
4.1 认知数字流形数理层次结构
在采集大量认知符号序列,能对脑认知进行持续比较精细的观测后,需要象宇宙学一样,对这些数据进行数理分析,建立脑内认知结构及认知动力模型。基于数理思维模式,我们将从认知对象开始建立BSM的数理层次体系,为其研究提供架构。以上结构大致层次如图7所示。
(1)认知对象:人机交互设备中,部署有传感器能够被感知的对象。
(2)认知集合:在某个情境或者过程中,根据一定目的、流程、功能等组成的认知对象元素的总和。
(3)认知拓扑:在认知集合的基础上,基于拓扑公理构建认知拓扑。
(4)认知流形:基于认知拓扑,加上附加的度量结构,形成认知流形,这些结构包括数理、权重、距离、流、逻辑等。
(5)认知度量:用认知情境耦合脑内认知,对认知进行度量。
(6)认知逻辑:在认知逻辑层面建立情境之间的制约关系,构建认知逻辑体。
(7)认知耦合:情境和大脑认知发生互动,采集脑内认知活动的信息。
以上结构大体上是层层叠进的,当然,也是我们的研究线路图。在数理角度,关键层是拓扑、流形层;在应用角度,关键层是逻辑、耦合层。在此体系结构中,认知拓扑流形层是整个体系的核心;当前,认知心理学重点在逻辑和耦合层。基于BSM将能够基于高精度、大数据的角度建立认知拓扑流形体系。
可视化复杂认知网络涵盖以上所有描述,是以上结构的表达和实现。
4.2 BSM系统功能结构
在认知流形观测视角,BSM分为以下系统层次:
(1)情境物理层:BSM物理层,和认知、信息世界相对,情境物理层包括触屏等物质、视觉层面。
(2)情境矢量层:基于物理层部署感知器,采集认知活动信息。
(3)认知符号层:把采集的情境信息矢量化、符号化。
(4)拓扑聚集层:构建情境承载数字空间,投影认知情境,尤其在拓扑视角,或者,拓扑空间中。
(5)认知动力层:构建认知动力数理体系,实现认知情境模拟、预测与控制。
(6)认知耦合层:通过BSM耦合情境,计算机和大脑进行互动。
BSM系统层次视图如图8所示,BSM系统层次中情境矢量层是一个关键层,因为,首先,构建认知情境矢量目标是采集到科学的认知符号序列数据,数据采集方法、策略将关系到认知数字流形中的认知重构;其次,拓扑聚合是承上启下层。
5 基于认知数字流形的应用
5.1 认知耦合成像
BSM是信息-认知融合系统,认知过程通过认知耦合态、认知符号序列映射到复杂认知网络中,也是对脑内认知拓扑成像的过程。脑认知拓扑成像能够实现脑内认知的观测,形成新的脑认知结构观测范式。
对中国学生英语听力的学习拓扑成像过程[16]。通过2万多条记录我们获得中国学生A-Z字母混淆表,如图9所示,比如A最容易混淆为O、其次为E,再次为H;还发现对偶性,如O最容易混淆为A。和国外研究比较,我们能够获得认知过程更加精细的内容[17]。
采集24点计算游戏的认知符号序列5.3万条记录,比如计算机给出“1-3-4-9”学生进行计算,获得如下的认知符号序列,如图10所示:
把以上四个数字替换为ABCD,运算符号不变将获得类似如下的代数式,类似,生物学的基因,我们也称其为24点的认知基因,我们总共获得205种的认知基因,如图11所示。
我们希望通过BSM系统,采集到认知符号序列,在认知拓扑空间进行抽象,获得更多认知、思维、知识基因。基于认知基因,我们将能开始进行认知结构的建构,理解认知结构的成长、发展、演化规律。
根据这些认知基因,我们对实际的记录进行分类,成像,获得24点认知过程的拓扑规律,比如,不同认知拓扑基因平均时间等参数,列举部分拓扑图如图12所示:
基于学习过程的认知结构成像技术将为教学提供有效支持,比如,教师将根据认知基因进行个性分析,或者,根据认知基因的规律进行有效训练,也能够为传统的认知心理学提供支持。
5.2 认知耦合调制器
类似粒子加速器,探索认知数字流形需工具,我们构建认知耦合调制器平台进行认知流形实验,脑认知耦合调制器的架构如图13所示:
认知耦合调制器是群体协作认知研究平台,多元信息融合环境。基于经验的认知设计和基于数理方程的认知轨道在人机耦合情境采集的数据中获得验证,实现认知可视化、矢量化、数理化、动力学研究。
6 结论
(1)基于前沿认知观,人机系统是脑内认知外延、扩展的数字环境,是思维和物质之融合体。“脑认知体-耦合情境-信息流形”组成的BSM认知观测平台实现高维认知流形耦合观测。
(2)基于范畴论,在BSM中脑认知体和脑外数字流形之间存在自然耦合变换、认知自然同构,保证耦合观测数据的科学性、有效性,认知对象、规律协变性。
(3)BSM平台是脑认知结构观测平台。基于认知耦合态、认知符号序列等概念,脑内认知态射到低维的可视化复杂认知网络中。