如何為未來的車設計HMI？

現代人機介面正在改變我們與車輛互動的方式。汽車成為一種使用方法類似手機的工具。使用者們對人機介面的期望很高，他們甚至會基於自己使用人機介面的體驗來評價一款汽車的體驗。在本文中，讓我們看看一些通過適當的設計手段來幫助我們滿足使用者需求的方法。

人機介面 (HMI) 是一種允許我們與數字系統互動的介面。無論我們設計什麼樣的人機介面，我們都需要讓使用者充分利用系統提供的所有功能。近20年來，當我們聽到數字人機介面時，首先想到的是個人電腦。但情況發生了變化，如今人機介面已經成為我們日常使用的許多裝置不可或缺的一部分——手機、智慧手錶、物聯網裝置，甚至汽車。汽車 HMI 設計是一個相對較新的領域，你需要了解它的具體細節。

筆者的團隊有過梅賽德斯-賓士、三菱等大型汽車公司的設計經驗，在這篇文章中我們想分享一些實踐經驗。這篇文章涵蓋了HMI汽車設計，探討了為什麼它是汽車設計的一個重要方面。

什麼是HMI？

汽車 HMI 是一系列功能元素的集合（如主機、儀表組和平視顯示器 (HUD) 以及互動媒介（觸控、語音、觸覺）），使車輛成為生活空間。

一、數字人機介面簡史

我們所知道的數字 HMI 最初是在 80 年代初引入的。當時，一輛普通汽車能夠執行的功能數量正在迅速增加，設計師的任務之一就是提供讓駕駛員能夠管理新功能的控制元件。設計師採用兩種不同的方法：其中一些使用模擬控制元件（他們為每個功能新增一個物理按鈕），而另一些則新增一個具有動態內容的螢幕。

第一種方法在德國汽車製造商中流行，而第二種方法在美國和日本汽車製造商中流行。此類系統的最早示例之一是在 1986 年的別克-裡維埃拉中引入的。該系統允許使用者使用單色觸控式螢幕顯示器控制廣播電臺和氣候。很明顯，這個系統的設計靈感來自飛機。

1986 年別克-裡維埃拉的 HMI 顯示屏。（Hagerty圖片）

1986 年別克-裡維埃拉 HMI 顯示屏。（Hagerty圖片）。

另一個值得注意的例子是日產在 1985 年推出的 CUE-X 概念車。該系統提供帶有漂亮圖形的彩色觸控式螢幕。如你所見，功能控制元件的設計和位置與現代車輛非常相似。

數字人機介面。（圖片來自日產汽車公司）

現代人機介面是汽車控制中心與娛樂系統的混合體。它允許使用者更改氣候設定、找到前往特定目的地的路線或觀看 YouTube 視訊。

數字駕駛艙和娛樂系統。（特斯拉圖片）

二、使用數字 HMI 的好處

數字人機介面最近才成為大眾市場技術。就在幾年前，車載互動屏還是豪華車的特權。為什麼突然之間，許多汽車製造商決定在他們的車輛中引入顯示器呢？

主要原因是錢（成本）。當出現問題時，比起需要返工重新設計的物理控制裝置，將顯示器整合到駕駛艙並更新軟體要容易得多出錯。

另一個原因是市場預期——使用者希望在他們今天購買的汽車中看到 HMI。

Lucid電動汽車的內部。（圖片由Lucid Motors提供）

但這些都是市場原因，人類的需求呢？HMI在改善駕駛員和乘客的使用者體驗方面具有巨大的力量。

以下是 HMI 可發揮價值的幾個領域：

• 幫助司機做出明智的決定。HMI 可以以一種易於使用的方式向用戶提供實時資料。以電動汽車為例。可以根據他們加速的力度，實時瞭解汽車消耗了多少能量。
• 有助於提供更安全的駕駛體驗。HMI 可以告知駕駛員危險情況（即當車輛接近車道限制時）並防止駕駛碰撞（即減慢車速以避免交通事故）。
• 駕駛員和汽車之間更自然的互動。HMI 可以在人機之間建立更自然的互動。例如，基於語音的系統可以讓司機使用自然語言向汽車發出命令。

三、設計數字 HMI 時要注意什麼

根據筆者的經驗，設計一個漂亮而有效的 HMI 介面需要需要整體考慮藝術性和功能性。藝術性和功能性應該是平等的，完美和諧地協同工作，讓使用者沉浸在體驗中。

以下是筆者想與大家分享的一些基本設計原則：

1. 給使用者操控感

雅各布·尼爾森 提出的UI設計的十大可用性原則中有一條說：

“設計應始終通讓使用者知道發生了什麼，在適當的時間內做出適當的反饋。”

這種啟發適用於任何數字系統，包括車輛的 HMI 設計。HMI 應始終在合理的時間內通過適當的反饋告知使用者當前狀態。當用戶正在駕駛時，這一點尤為重要，在沒有通知使用者的情況下，不應採取任何會對使用者產生後果的行動。

即使汽車避免了事故，它也應該通知使用者正在發生的事情（例如，通過顯示帶有聲音的視覺警告）：帶有各種小工具的數字駕駛艙，可告知駕駛員當前狀態

2. 遵循“安全第一”的方針

正如筆者上面提到的，HMI 系統的主要好處是它可以幫助我們挽救生命。現代汽車配備了大量感測器，感測器可以收集資訊，然後利用這些資訊跟蹤駕駛狀況。最周，該系統可以實時監控情況，並防止交通碰撞和事故。系統對條件的響應可以是：

• 反饋式響應，系統會告訴駕駛員剛剛發生的事情，例如胎壓過低或微睡眠（眼瞼變得沉重），並提醒駕駛員注意這一點。
• 主動響應，系統可以分析情況，預測可能發生的情況，並就潛在的不良情況向司機發出警告。例如，該系統會分析天氣狀況，並建議使用者避免在道路結冰的日子開車。

碰撞預防系統在行動。（圖片來自 Milkinside）

防撞系統在起作用。（圖片來自 Milkinside）

在設計系統響應時，不要讓大量資訊使使用者不知所措，這一點很關鍵。制定一個可靠的通知策略至關重要。您傳送給使用者的所有更新應該是：

• 有價值：使用者應該只看到他們關心的更新。
• 及時：更新應該準確地在使用者需要的時候傳送給他們。
• 清晰：使用者應該能夠理解更新的全部內容。在設計資訊訊息時，依賴組塊和格式塔原則很重要。使用者瀏覽越容易，就越安全。

3. 認知負荷最小化

認知負荷是使用系統所需消耗的腦力。當系統需要使用者承擔大量認知負荷時，通常會明確表明存在改進系統設計的機會。您可以採取一些措施來最大程度地減少認知負擔。

首先，不要強迫使用者記住有關駕駛條件的資訊。眾所周知，人們無法在工作記憶中儲存大量資訊。您需要設計一個系統，以回答使用者在駕駛時可能遇到的所有關鍵問題：

• 車內的溫度是多少？
• 我現在正在聽的是什麼？
• 我要去哪裡？

設計人員需要在儀表組群中預先提供此資訊。

其次，基於現有的心智模型構建您的 HMI 至關重要。基於人們過去與汽車互動的經驗，人們已經有了關於 HMI 如何工作的心理模型。當您遵循傳統的設計原則時，您可以最大限度地降低如何使用系統所需的學習成本。

4. 減少不必要的分心干擾

十多年前，美國國家安全委員會發現，開車時使用手機每年會導致 160 萬起車禍。想象一下這個數字在今天，在一個移動裝置的重要性只增不降的世界裡。這就是為什麼汽車製造商的目標之一是讓使用者與車機互動而不是手機進行互動。

當你開車時，HMI應該完全替代你的手機。你不應該有任何理由看你的手機，因為 HMI 應該能夠做你的手機正在做的事情。您可能會爭辯說，HMI 系統的大顯示屏會吸引很多注意力，並會產生與使用手機類似的影響。實際上，我們設計系統的方式很重要。我相信語音——而不是觸控——應該是與系統互動的主要媒介。我們的目標是定義使用者可能希望使用系統完成的一組核心任務（如，廣播電臺換臺、更新氣候偏好、向朋友傳送訊息等）並設計使用者可以僅通過語音完成這些任務的場景，以滿足這一需求。

設計基於語音的互動的好處在於，您可以在不構建實際系統的情況下測試您的解決方案。綠野仙蹤方法可以幫助您測試指令碼並找到可以做得更好的領域。（譯者按：WOZ（Wizard-of-Oz，中文譯名為綠野仙蹤，又叫做奧茲國奇遇記）資料集構造方法是一種非常常見的方法，簡要來說就是為了實現一個人機對話的語料庫，我們讓一個人來扮演“機器”（叫做Wizard），另一個來扮演人（human），通過他們的human-human對話為模型提供高質量語料。）

5. 幫助使用者完成日常事務

是什麼促使人們開始使用新產品？雖然人們做事的原因有很多，但最主要的動力是效率。當人們開始使用一種特定的產品，往往是因為他們相信這會幫助他們更容易地實現他們的目標。同樣的原理也適用於 HMI 系統。

如果你住在大城市，你就會知道在工作日找一個停車場有多難。在舊金山，您可以花一個小時在市區尋找一個停車位。這可不是令人興奮的常態。如何讓它變得更好？答案很簡單——讓汽車自己找到停車位。

現代導航系統可以提供有關免費停車場的最新資訊，因此我們在設計 HMI 時，我們可以使用這些資訊引導司機到達定位停車場。

那麼，如何為日常運營找到解決方案呢？一個很有前途的方法是依靠“我們如何能夠……（ How Might We… ）”技術。一旦確定了要幫助使用者完成的例行任務，你就可以問這樣的問題，“我們如何能夠幫助使用者解決這個問題？” 並提出一系列想法。這是與團隊進行頭腦風暴會議的理想方法——收集來自共同創造者的所有創想，並一起投票選出最佳解決方案。

您可能會在這裡提出另一個問題：我們如何將其融入到HMI設計中? 首先，系統能夠做的操作叫做 技能 。使用者可以通過兩種方式啟用技能：手動操作（即單擊“導航應用”以查詢到付費停車場的路線）或自動啟用技能（即系統瞭解使用者正在尋找停車位並提出相關建議）。理想情況下，系統應該瞭解使用者的需求和習慣，並預測使用者何時需要幫助。

最近，汽車製造商已經開始在他們生產的汽車中引入增強現實體驗。例如，2022 Mercedes S-Klasse 配備平視顯示器（HUD），可將圖形直接投射到擋風玻璃上。通過這樣做，汽車製造商在互動環境中提供了重要的資訊。

6. 不言而喻的導航體驗

使用者應該能夠輕鬆找到相關技能。可發現性（在系統中找到特定區域的能力）和引導體驗（引導到該區域的能力）應該處於最高層級。許多現代汽車都面臨這樣的情況：使用者必須點選幾十次才能做他們想做的事。

通過仔細規劃系統的資訊架構，可以避免此類情況。首先，您需要定義使用者將要被引導到的區域（即車輛設定，例如懸架、空調控制、娛樂系統等）。這些區域將扮演引導中心的角色，使用者可以在其中深入瞭解更詳細的資訊。之後，您需要在他們之間分配相關技能，並確保使用者可以在不超過三下的時間內引導到該技能（是的， 三擊規則 仍然有效）。

例如，當用戶想要調整舒適度（即開啟座椅按摩）時，他們應該能夠通過在觸控式螢幕上單擊三下或更少的點選或一個語音命令來完成：

Lucid EV 中的導航。（圖片由Lucid Motors提供）

7. 系統會不斷地瞭解您和您的偏好

很多文章都在討論創造個性化體驗產品的重要性。然而，我們在市場上並沒有太多的產品能夠真正實現這一目標。

可悲的事實是，許多現代 HMI 不提供個性化，而是提供定製化。這些系統只允許使用者修改一些偏好。但這是一個弱解，因為即使系統允許，大多數使用者也不會更改預設設定。在 HMI 設計方面，如果您考慮到使用者的個人喜好，您就有機會為使用者創造更舒適的駕駛體驗。

讓我舉幾個例子，瞭解使用者行為可以改善使用者體驗：

• 空調控制，系統為使用者選擇合適的溫度，並通過詢問使用者來確保使用者感到舒適。在冬天，系統會詢問使用者“車內夠暖和嗎？”使用者可能會回答“我想更暖和點”，系統將調整溫度並記住這個選擇。
• 音樂、地點和事件，系統知道使用者的偏好並且可以建議使用者喜歡的內容、地點或事件。例如，系統可以推薦符合使用者偏好的新音樂曲目。
• 舒適，當系統注意到使用者在特定情況下開啟座椅按摩時（例如，長時間工作後、遠端工作期間等），系統會自動開啟並通知使用者（即“為您的舒適，我開啟了經典按摩模式”）。選擇按摩選項是現代汽車中繁瑣的任務之一，這種智慧自動化可以為使用者帶來好處。

最終，我們將擁有一個針對特定使用者需求量身定製的系統。這將為我們帶來顯著的競爭優勢——更好的使用者粘性和更高的信任度。當我們知道這個系統理解我們並提供相關的建議時，我們就更願意長期使用它。

梅賽德斯 S-klasse 2022 的數字娛樂系統播放音樂。（圖片來自 梅賽德斯賓士）

8. 吸引人的視覺語言

如果你讓我定義一個使用者需求金字塔，我會開始給你以下幾層：

1. 功能
2. 可靠
3. 可用
4. 令人愉快

只有當你設計了一個包含前三層的系統，你才能讓它變得愉快。但是，在設計方面，愉悅意味著什麼？我認為快樂是系統給你的感覺。即使是沒有任何視覺設計的系統也能讓你感​​覺良好。

但在汽車 HMI 設計方面，設計師有絕佳的機會利用他們的技能創造出令人印象深刻的解決方案。

“對於接觸產品的人來說，一秒鐘的情感可以改變整個現實。”
— 格列布·庫茲涅佐夫

審美-可用性效應指出，使用者傾向於認為有吸引力的產品更有用。設計師必須將身份和性格融入他們用來與使用者交流的視覺語言中。通過改進系統的視覺方面，我們改進了系統被感知的方式。

例如，您可以為導航設計一個逼真的 3D 渲染，這將幫助使用者更快地瞭解上下文（他們現在在哪裡以及他們要去哪裡）並提供極好的首次體驗。想象一下你作為使用者第一次觸發這個；這可能會對您產生積極影響。

在驗證HMI時，不應該只測量任務競爭時間和錯誤數量。你應該經常衡量使用者滿意度。提出問題很重要：“這個設計給你什麼感覺？”當您對真實或潛在使用者進行可用性測試時。如果您發現使用者對您的設計不滿意，你可以問一些更具體的問題來確定需要改進的地方。

最新一代梅賽德斯 S-klasse 導航系統中物件的 3D 渲染。（圖片來自梅賽德斯賓士）

四、結論

現代 HMI 正在改變我們與汽車的互動的方式。汽車成為我們使用的小工具，就像我們使用手機一樣。使用者對HMI的期望很高，他們甚至會根據自己的HMI體驗來評價汽車體驗。設計師可以通過適當的設計來滿足這些需求。

因此，下次您設計 HMI 系統時，你需要確保它滿足以下標準：

• 給使用者控制感；
• 提供良好的易學性;
• 開車時不分心或很少分心;
• 不斷了解使用者偏好，並主動提出更改建議；
• 激發使用者積極的情緒反應。

作者：Nick Babich & Gleb Kuznetsov

原文標題：Designing Human-Machine Interfaces For Vehicles Of The Future

本文由 @怡伶設計寶藏 翻譯釋出於人人都是產品經理。未經許可，禁止轉載。

題圖來自Unsplash，基於 CC0 協議

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