汽车类下一个智能伙伴？人机交互来帮忙

　　在近上海车展前夕的阿尔法极狐之夜活动上，华为“Hi自动驾驶系”迎来首秀，搭载华为Hi自动驾驶系的北汽“极狐阿尔法S”汽车正式亮相，双方将打造“全球自动驾驶新标杆”。

　　之所以广受关注，是因为华为的Hi自动驾驶系，为人们呈现了自动驾驶范畴中“智能座舱”的现实场景。在该系中，华为提供了包括计算与通讯架构、智能座舱、智能驾驶、智能网联以及激光雷达等在内的智能化部件整合服务。

　　“自动驾驶汽车将成为一个集办公、休息、社交、娱乐、信息交换等功能为一体的移动的数字化个人空间。”多位专家在接受《中国科学报》采访时表示，在未来，得益于人机交互等技术的发展，自动驾驶汽车将像如今的智能手机一样，成为人类又一个智能伙伴。

　　智能座舱益升级nsp;

　　开车时想听音乐，只需语音说出“播放音乐”，无需手动就能自动播放音乐；想调节车内的氛围灯，只需说出“调出浅蓝氛围灯”，车内灯光就实现了自动调节。

　　这是近年来出产的汽车普遍附带的功能，展示了汽车在智能座舱领域发展的成果。

　　“随着汽车向电动化、智能化、网联化、共享化的‘新四化’方向发展，可以预见的是，未来的汽车在智能化方面将不断升级迭代，成为人们又一个智能终端。”国家新能源汽车技术创新中心主任原诚寅表示。

　　事实上，把汽车驾驶室升级成智能座舱，让人与汽车实现“交流互动”，是许多汽车创业者的梦想，也是汽车发展的重要趋势。“汽车从一个运载工具，正逐渐发展为包含个人空间、公共空间和社交空间的设计对象。”湖南大学人机工程与交互体验实验室主任谭浩表示。

　　别克汽车近年来推出的新款车型上预装的iuck系，是人与汽车交流互动的平台。在这个平台上，可以通过语音或者触摸液晶屏幕等方式，实现音乐播放、导航、报警、救援等功能。

　　类似的还有宝马汽车的iDrive模块。宝马部分车型的中央控制面板上集成了iDrive模块，有7个快捷按钮以及一个可以拨动、按压及旋转的控杆，并有手写输入、触控主动反馈等汽车智能化、电子化的技术，使作便捷又兼顾行车安全。

　　iDrive模块由宁波普瑞均胜汽车电子公司研发和生产，普瑞均胜公司销售总监祝晓云表示，早在2008年，普瑞均胜公司就开始为宝马公司提供智能人机交互类的产品。

　　“在新一代座舱产品配置中，整车厂基于用户体验，注重车内人机交互的优化与创新。”同济大学汽车安全技术研究所所长朱西产表示，当前许多汽车正采用具备品牌特征的车机系、大尺寸液晶屏幕、普及触控与语音交互功能等，使得汽车的驾驶室变得越来越智能，为驾驶人员提供多样化、亲切性的服务。

　　人机交互技术大显身手nsp;

　　智能座舱的升级迭代，得益于语音、手势等人机交互技术的发展。

　　“通过人机交互系，实现了人与车之间的‘交流’功能，车主可通过该系，轻松把握车辆状态信息、路况信息、定速巡航设置、蓝牙免提设置、空调及音响设置等。”朱西产说。

　　“人机交互系作为信息化技术发展的产物，它是未来汽车技术的一个发展方向。”原诚寅指出，现代汽车承载的不再仅仅是运输功能，我们需要的更多，所以我们把汽车打造成了一个“多面手”。它可以从多方面来满足我们，无论是常驾驶、信息的获取，还是强大的娱乐功能等，都在慢慢改变着我们的生活方式。

　　语音交互是目前汽车最普遍的人机交互方式。“语音交互是指通过语音与机器完成一系列输入和输出，进行信息交换，最终达成用户目标的人机交互方式。”科大讯飞公司工程师汪辰琪介绍。

　　汽车的交互系中，通过语音可以进行音乐播放、天气查询、开启导航等娱乐与信息层面的作，此外还可以调节车内环境，如空调开启与关闭、空调风速调整等，甚至涉及到部分机械功能，如打开与关闭天窗、打开与关闭车窗等。

　　由上汽公司和阿里公司合作推出的斑马系，就是基于语音交互技术开发的智能互联开放平台。该系可支持对话模式，并具有人声干扰消除功能，可识别不同用户需求，例如主副驾驶两个位置的用户，谁唤醒了语音功能，系就会自动识别，确保由谁来使用语音控制功能，不会受到别人影响。

　　斑马系还具有自然语言交互与智能学习能力。若用户多次跟同一台车的斑马系交流后，机器的识别和反应速度会逐步提升，甚至开始能够听懂个别带方言的句子。

　　与语音交互的快速发展相，手势交互尚需要解决驾驶场景适用性问题。谭浩表示，作为一种自然的交互方式，手势交互可以让用户脱离实体设备的束缚，为用户提供更大范围、可以模糊作的交互方式，能够有效减少驾驶员分心情况的发生。

　　“在仍需要驾驶员控制汽车的时代，手势交互将是未来汽车人机交互重要的备用技术。”谭浩表示，目前，手势交互虽然在实验室环境中可以实现90%以上的正确识别率，但是在实际驾驶场景的成功率不高，难以达到量产应用的水平。

　　应用创新带来更多可能nsp;

　　原诚寅表示，随着互联网、大数据和人工智能等先进技术在交通工具运输领域的应用与发展，汽车的内部空间、人机界面、作方式和交互过程正在发生性的变化。

　　“每一种技术都是人类身体和感官的一种延伸，并超越了人类的身体和心理的。”谭浩表示，智能与技术背景下的人车交互，包含了人类移动情境下的一种身体超越，其未来具有巨大的潜力；这种技术延伸，为人们提供了一种将先进技术与人类生活结合的可能。

　　谭浩在其题为《智能汽车人机交互发展趋势研究》的论文中，分析了未来智能汽车人机交互潜在的创新突破和可期待性场景。

　　“无处不在的显示”，是未来智能汽车人机交互的重要基础。“智能汽车系本身数据、车内外信息交互数据及用户状态数据快速增长，使得显示信息的数量快速上升。”谭浩表示，目前，娱乐、资讯、社交等讯息大量进入了汽车内部，车内需要显示的信息已远远超过了驾驶本身的信息，显示信息的维度也出现复杂化的趋势。

　　谭浩由此预判，未来智能汽车的显示将不再局限于传的仪表板、中控台和后视镜等区域，任何物理设备和环境都有可能被嵌入显示装置，成为信息显示的媒介。

　　“多通道融合交互”，是将人的多个感官通道如视觉、听觉、嗅觉、触觉、味觉、躯体感觉等融合在一起，与产品或系产生交互行为，使得人们可以全方位、立体、综合地感知、作和体验产品。

　　“在智能汽车上，多通道融合交互的应用已经成为其重要特征，成为超越视觉体验，创造全方位驾乘体验的重要因素。多通道的融合，可以降低驾驶员的认知负荷，提高驾驶的安全性。”谭浩表示，随着自然语音、传感识别、机器感官增强和情感计算等技术的发展，多通道融合交互有望成为可能。

　　个性化、定制化是智能汽车发展的重要趋势之一，而这有赖于“生物识别技术”的突破。在智能汽车时代，如果汽车共享成为现实的话，大多数用户将不是拥有汽车而是使用出行服务，生物识别成为智能汽车走向共享化的关键。

　　将线上用户行为大数据和线下生物识别的信息相整合，可以构建出线上线下整合的无缝连接的个性化体验。例如，百度、华为和合作推出的威马EX5，可以通过人脸识别技术，输入专属于用户的威马账号。再根据威马账号记录的用户常使用数据，包括导航路线、空调温度等，从车内环境设置到出行路线规划，满足用户的个性化需求。

　　在个人身份识别的基础上，结合生理心理感知技术，可以实现智能汽车对人的生理心理状态的实时监控，从而实现智能汽车人机交互界面的实时个性化。例如，通过对驾驶员眼睑的监测，可以判断驾驶员的疲劳状态，保持用户的安全状态。

　　谭浩表示，未来的智能汽车将能够“理解和思考”，并在此基础上，实现“智能情感交互”。在高级自动驾驶时代，智能汽车不能仅仅只是回应人们指令的工具，而应该和用户进行交流协作。“能理解，会思考”的能力，使智能汽车能够胜任一些通常需要人类智能才能完成的复杂工作，从而解决“碰到人和狗汽车会撞谁”的问题。

　　“卡脖子”技术有待突破nsp;

　　“智能汽车人机交互的实现，目前许多是软件层面的，更多的硬件层面的创新，还要走很长的路。”朱西产说。

　　首当其冲的就是汽车芯片。朱西产表示，当前出现的汽车芯片缺货窘境，再次警醒我们要加大“卡脖子”技术突破，实现自主可控的产业链。

　　“汽车电子包括车身控制、底盘控制、智能驾驶、安全系等，人机交互功能的实现，均需要通过芯片实现功能。”原诚寅也指出，汽车芯片处于汽车电子产业链的最基础地位。

　　原诚寅表示，由于汽车面临的环境复杂多样，因此要求车规芯片具备“高安全性、高可性、高适应性、高稳定性”等特征，能满足耐高温变动、抗震动等要求，能适应在世界各地最极端的气候和地理环境条件下持续工作，甚至要求实现零缺陷。

　　例如，手机类消费级芯片要求适应的温度范围一般在0~40℃，工业级芯片工作温度在-10~70℃，而车规芯片的工作温度则要求在-55~175℃。在使用寿命方面，车规级芯片往往需要达到15~20年。同时，车规芯片还要求具有高性价，以适应汽车成本控制需求。

　　此外，汽车关键技术验证平台缺失，也是我国汽车工业面临的困境之一。“如果创新型企业研发出了众多人机交互系，却找不到验证平台去验证这些系的可行性、安全性，也是枉然。”原诚寅说。

　　事实上，华为Hi自动驾驶系之所以能在北汽极狐阿尔法车型上实现落地，很大程度得益于极狐阿尔法车型的可扩展性或兼容性。

　　2020年11月，北汽就曾与国家新能源汽车技术创新中心签署协议，双方依托极狐阿尔法车型打造关键技术开源验证平台，为车规芯片、智能座舱等技术的上车应用提供验证服务。

　　谭浩建议，通过对未来智能汽车人机交互发展和设计趋势的研究，能够为当前和未来的智能汽车人机交互设计带来启发，“要支持未来智能汽车的设计、研究与开发，为智能汽车时代人类更美好的未来作出贡献。”