東南大學(xué)薛澄岐教授是國(guó)內(nèi)復(fù)雜信息系統(tǒng)數(shù)字界面人機(jī)交互設(shè)計(jì)領(lǐng)域的先行者，是該領(lǐng)域最具影響力學(xué)術(shù)帶頭人之一。領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)是國(guó)內(nèi)首個(gè)以腦電技術(shù)為手段開展復(fù)雜信息系統(tǒng)人機(jī)交互數(shù)字界面專業(yè)化設(shè)計(jì)研究團(tuán)隊(duì)，所完成的數(shù)十項(xiàng)的設(shè)計(jì)與研究項(xiàng)目，推進(jìn)了工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)科的發(fā)展，加快了該學(xué)科在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。近期，《中國(guó)航空?qǐng)?bào)》記者專訪了薛澄岐教授，向他了解了復(fù)雜系統(tǒng)數(shù)字界面人機(jī)交互設(shè)計(jì)項(xiàng)目研究的具體內(nèi)容以及未來該方面內(nèi)容的發(fā)展方向。

《中國(guó)航空?qǐng)?bào)社》：由您承擔(dān)的“復(fù)雜系統(tǒng)數(shù)字界面人機(jī)交互設(shè)計(jì)”是一項(xiàng)怎樣的研究？請(qǐng)您詳細(xì)介紹一下該項(xiàng)技術(shù)研究的內(nèi)容，具體談?wù)勴?xiàng)目的“技術(shù)實(shí)現(xiàn)過程”。

薛澄岐：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)的快速發(fā)展，復(fù)雜化的信息操控系統(tǒng)也進(jìn)入了信息化時(shí)代。在很多復(fù)雜信息系統(tǒng)中已經(jīng)逐步取代傳統(tǒng)的顯控界面，被廣泛應(yīng)用到戰(zhàn)機(jī)船舶駕駛操縱、核電廠控制、戰(zhàn)場(chǎng)指揮、汽車駕控等各種復(fù)雜的人機(jī)交互系統(tǒng)和環(huán)境之中。復(fù)雜信息系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)數(shù)字界面信息來源渠道多，信息量大，信息結(jié)構(gòu)關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，是人機(jī)信息交互的重要載體和媒介。從某種意義上來說，復(fù)雜信息系統(tǒng)人機(jī)交互數(shù)字界面就是系統(tǒng)的大腦，系統(tǒng)的各方面信息都匯集于此，復(fù)雜信息系統(tǒng)人機(jī)交互數(shù)字界面已成為操作者獲取信息、知識(shí)推理、判斷決策的重要手段和操作依據(jù)。復(fù)雜信息系統(tǒng)人機(jī)交互界面在軍事、信息安全、地理交通等諸多重要領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代和非常重要的作用。在軍事領(lǐng)域，隨著新軍事革命時(shí)代的到來，現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)作戰(zhàn)效能的發(fā)揮建立在能量流（動(dòng)力系統(tǒng)）、信息流（信息系統(tǒng)）和物質(zhì)流（武器裝備）的有機(jī)結(jié)合之上。信息化條件下，戰(zhàn)場(chǎng)情況變化急劇，戰(zhàn)機(jī)稍縱即逝，軍事人員要及時(shí)關(guān)注戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)并作出決策，單靠“人腦”顯然難以完成，必須借助于以計(jì)算機(jī)技術(shù)為主的數(shù)字界面信息系統(tǒng)。

“復(fù)雜系統(tǒng)數(shù)字界面人機(jī)交互與設(shè)計(jì)”是對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)數(shù)字界面的可用性和信息使用績(jī)效進(jìn)行研究，是基于對(duì)數(shù)字界面進(jìn)行元素解構(gòu)并分析數(shù)字界面信息編碼的設(shè)計(jì)原則和方法，提煉出符合操作人員認(rèn)知規(guī)律的設(shè)計(jì)原則和方法。研究以眼動(dòng)追蹤、腦電測(cè)試、認(rèn)知負(fù)荷態(tài)勢(shì)感知、界面信息架構(gòu)與編碼、三維交互和多點(diǎn)觸控等六大技術(shù)為手段，以視覺感知、注意捕獲、信息流、生態(tài)融合、認(rèn)知摩擦等五大科學(xué)理論為支撐。在界面設(shè)計(jì)的迭代過程中，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)數(shù)字界面的設(shè)計(jì)、評(píng)估和開發(fā)。

東南大學(xué)工業(yè)設(shè)計(jì)系圍繞“復(fù)雜系統(tǒng)數(shù)字界面人機(jī)交互與設(shè)計(jì)”方向持續(xù)研究，自2008年以來，已承擔(dān)國(guó)家級(jí)項(xiàng)目、省部級(jí)項(xiàng)目、國(guó)防軍工項(xiàng)目數(shù)十項(xiàng)，應(yīng)用領(lǐng)域深入到航空、航天和航海等領(lǐng)域。2008~2010年度，東南大學(xué)工業(yè)設(shè)計(jì)系承擔(dān)了航空科學(xué)基金重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室類項(xiàng)目——“面向信息化作戰(zhàn)環(huán)境的戰(zhàn)機(jī)航電系統(tǒng)人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)研究”，并開展了戰(zhàn)機(jī)航電系統(tǒng)人機(jī)交互界面的信息組織和顯控方式研究、布局與形態(tài)研究、信息視覺傳達(dá)研究以及以用戶為中心的可用性評(píng)價(jià)方法研究。在戰(zhàn)機(jī)航電系統(tǒng)人機(jī)交互界面眼動(dòng)、腦電的生理測(cè)評(píng)方法這一國(guó)際前沿研究上，首創(chuàng)了航電界面眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)的方法、操作和分析的規(guī)范體系，腦電ERP對(duì)航電界面判斷、決策等認(rèn)知過程分析和評(píng)價(jià)的關(guān)聯(lián)機(jī)制。整個(gè)項(xiàng)目研究達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

隨后，基于“面向信息化作戰(zhàn)環(huán)境的戰(zhàn)斗機(jī)航電系統(tǒng)人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)研究”項(xiàng)目中所取得的理論和實(shí)踐成果，對(duì)該領(lǐng)域進(jìn)行深度研究，得到3項(xiàng)國(guó)家自然基金的資助支持。

《中國(guó)航空?qǐng)?bào)社》：該研究將為航空工業(yè)的發(fā)展起到怎樣的推動(dòng)作用？其研究成果將如何在飛機(jī)制造領(lǐng)域上應(yīng)用？是否已經(jīng)有實(shí)際生產(chǎn)、應(yīng)用的案例？

薛澄岐：研究針對(duì)戰(zhàn)機(jī)航電系統(tǒng)顯示界面設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)方法展開，有如下重要作用和意義：一是增強(qiáng)飛行員的情境認(rèn)知能力，幫助飛行員執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)，提高戰(zhàn)機(jī)作戰(zhàn)能力；二是通過合理的顯示界面，幫助飛行員正確理解和操作界面，幫助飛行員做出正確決策；三是通過對(duì)顯示界面信息進(jìn)行合理篩選，確保與功能任務(wù)相關(guān)的必要信息傳遞，減輕飛行員操作負(fù)擔(dān)，降低認(rèn)知負(fù)荷；四是通過顯示屏幕將數(shù)據(jù)集成，保證飛行員正確地理解界面信息，保障飛行任務(wù)完成；五是建立戰(zhàn)機(jī)航電系統(tǒng)人機(jī)交互界面可用性度量指標(biāo)體系和方法體系，通過眼動(dòng)追蹤和腦生理指標(biāo)評(píng)估，進(jìn)一步優(yōu)化了航電界面生理測(cè)試評(píng)估體系。

目前，我國(guó)在航電系統(tǒng)顯示界面設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)方面的研究工作仍存在較大欠缺，缺乏具有針對(duì)性的界面設(shè)計(jì)方法和對(duì)認(rèn)知、能效等問題的研究。本研究以科學(xué)可靠的界面設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)方法，有效地指導(dǎo)、監(jiān)控和評(píng)估界面設(shè)計(jì)工作，由此將技術(shù)上的進(jìn)步轉(zhuǎn)化為應(yīng)用，使飛行員能夠靈活地應(yīng)對(duì)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)局勢(shì)的多變性；自主研發(fā)適用于我國(guó)先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)的顯示界面，從而推動(dòng)新時(shí)代國(guó)情下的中國(guó)軍事科技發(fā)展。

現(xiàn)有研究已經(jīng)在航空其他相關(guān)研究中得到應(yīng)用和推廣，同時(shí)成果也應(yīng)用于其他領(lǐng)域的復(fù)雜信息系統(tǒng)數(shù)字界面的設(shè)計(jì)中，領(lǐng)域拓展到海上和陸上復(fù)雜指揮信息系統(tǒng)的數(shù)字界面人機(jī)交互設(shè)計(jì)。

《中國(guó)航空?qǐng)?bào)社》：針對(duì)這方面的研究，國(guó)外的發(fā)展情況是怎樣的？國(guó)內(nèi)整體研究水平如何？還需要在哪些方面進(jìn)一步加強(qiáng)和改進(jìn)？

薛澄岐：近年來，隨著科技的不斷發(fā)展，世界各國(guó)都將目光轉(zhuǎn)向了復(fù)雜信息系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)的開發(fā)與研究。復(fù)雜信息系統(tǒng)的研究主要可分為兩個(gè)方面，普通民用復(fù)雜信息系統(tǒng)研究領(lǐng)域和特殊軍用復(fù)雜信息系統(tǒng)研究領(lǐng)域。普通民用復(fù)雜信息系統(tǒng)主要有汽車、船舶、民用飛機(jī)、核電控制等操控系統(tǒng)；特殊軍用復(fù)雜信息系統(tǒng)主要有航天飛行器、艦艇、戰(zhàn)斗機(jī)以及現(xiàn)代化戰(zhàn)場(chǎng)指揮等監(jiān)控指揮系統(tǒng)。以美國(guó)為首的西方國(guó)家，在復(fù)雜信息系統(tǒng)研究領(lǐng)域處于絕對(duì)的領(lǐng)先地位，無論是對(duì)民用還是軍用復(fù)雜信息系統(tǒng)，研究者們都進(jìn)行了大量深入的研究，取得了許多階段性研究成果。美國(guó)將21世紀(jì)的基礎(chǔ)研究?jī)?nèi)容分為4項(xiàng)，其中有一項(xiàng)就是人機(jī)界面。美國(guó)國(guó)防部的關(guān)鍵技術(shù)計(jì)劃不僅把人機(jī)交互界面列為軟件技術(shù)發(fā)展的重要內(nèi)容之一，而且專門增加了與軟件技術(shù)并列的人機(jī)系統(tǒng)界面這項(xiàng)內(nèi)容。日本也提出了FPIEND21計(jì)劃（FuturePersonalizedInformationEnvironmentDevelopment），其目標(biāo)就是要開發(fā)21世紀(jì)的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)界面。

雖然我國(guó)在硬件方面已逐步接近美國(guó)、日本等科技發(fā)達(dá)國(guó)家，但以軟件交互為核心的復(fù)雜信息系統(tǒng)研究一直處于絕對(duì)的落后地位。隨著對(duì)復(fù)雜信息系統(tǒng)人機(jī)交互研究認(rèn)識(shí)的逐步提升，從國(guó)家層面上，人機(jī)交互先后被列入我國(guó)973計(jì)劃、863計(jì)劃、“十二五”計(jì)劃中的重要內(nèi)容之一。近年來，國(guó)內(nèi)從事界面設(shè)計(jì)的學(xué)者越來越多，大型企業(yè)也開始設(shè)立獨(dú)立的界面設(shè)計(jì)部門。

根據(jù)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)顯示界面發(fā)展情況來看，該領(lǐng)域未來的研究主要集中在如下幾個(gè)方面：

人性化研究。在現(xiàn)代戰(zhàn)機(jī)顯示界面系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，應(yīng)最大化地考慮人的認(rèn)知因素，改善航電界面的認(rèn)知情況，提高飛行員情境認(rèn)知能力，開展人性化界面設(shè)計(jì)是當(dāng)前我國(guó)航電界面發(fā)展的關(guān)鍵趨勢(shì)。

科學(xué)性研究。通過科學(xué)的評(píng)估測(cè)試方法，利用當(dāng)前的新科技拓展相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究工作，進(jìn)行科學(xué)的界面設(shè)計(jì)，提高界面能效和優(yōu)化界面績(jī)效，從而確保顯示界面?zhèn)鬟f給飛行員的信息符合人的認(rèn)知，使人—機(jī)—環(huán)境達(dá)到最優(yōu)。

簡(jiǎn)約化研究。通過信息架構(gòu)的深度分析研究，簡(jiǎn)化和優(yōu)化航電界面，結(jié)合信息的分層，有效降低飛行員的認(rèn)知負(fù)荷，幫助其適應(yīng)高度緊張的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境。

標(biāo)準(zhǔn)化研究。采用標(biāo)準(zhǔn)化的航電顯示界面，以縮短航電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研發(fā)周期，縮短飛行員培訓(xùn)時(shí)間，快速形成戰(zhàn)斗力。