评估ActuAir：建筑物 occupants 对形状变化空气质量显示器的体验

文献标题

Evaluating ActuAir: Building Occupants’ Experiences of a Shape-Changing Air Quality Display

文献信息

• 主题领域: 人机交互（HCI）、建筑与环境感知
• 关键词: 空气质量(AQ)、形状变化显示、用户研究、原型评估、模块化设计、软机器人、气候意识、建筑环境、工作场所
• 发表会议: CHI Conference on Human Factors in Computing Systems (CHI '24)
• 发表时间: 2024年5月11–16日

研究背景与问题

• 问题或挑战:

  • 当前对大规模形状变化显示屏在内置环境尤其是公共建筑中用于空气质量展示的用户体验研究较为稀缺。
  • 尽管有建筑传感网络与空气质量监控等感知技术的发展，但用户如何理解和使用这些信息传播系统仍不清晰。
  • COVID-19后，空气质量在工作场所的关注度提升，但现有研究较少关注空气质量数据以物理形式传递的实际效果。

• 重要性:

  • 随着气候变化和健康问题的增加，空气质量等气候数据的透明化对提升建筑使用者的意识和行为具有重要价值。
  • 技术研究需要和用户体验结合，探索如何在智能建筑中构建直观友好的数据展示系统。

• 研究动机与相关工作:

  • 建筑环境中的交互设计研究，包括公共、物理和环境显示系统，对促进社会心理福利的潜在性已得到部分讨论。
  • 形状变化技术与软机器人在环境反馈研究中的应用逐渐兴起，但它们如何影响用户认知和行为有待进一步探讨。
  • 本研究希望弥补关于基于生物启发显示（biomimetic displays）和环境感知的研究空白，提供方向性的设计建议。

解决方案

• 提出的解决方案:

  • 设计并部署了ActuAir，一个模块化、形状与颜色变化的空气质量显示系统，用于物理化展示空气质量数据。
  • ActuAir以软机器人和形状变化为核心，将空气质量数据通过充气和LED动画的形式展示。
  • 系统通过模块化结构支持定制，包括形状和颜色动画的协调，且灵感来源于生物仿生学。

• 创新之处:

  • 提供了一种通过通胀与光变的方式，以空间分布方式传递空气质量数据的物理显示。
  • 在设计中采用生物启发的形态与反馈机制，提高用户对空气质量信息的感知和理解。
  • 可定制模块化使显示屏具有灵活性，用户可以根据需求重新调整其布置和功能。

• 实施步骤及关键技术:

  • 使用软硅胶嵌有LED的模块，依据空气质量传感器数据实现气囊充气并显示颜色变化。
  • 使用无线Arduino和树莓派服务器进行数据收集和模块控制。
  • 原型通过研究者配置进行布置，例如设置历史数据与实时数据的展示、调节颜色和形状变化速率。
  • 部署了三项评估研究，分别涉及设计准则评审、生物启发反馈共创研讨，以及办公场所中的真实部署。

研究成果

• 具体成果:

  1. 用户感知: 系统在展示空气质量时得到了建筑使用者的认可，公共区域的形状变化和颜色变化是最直观的感知方式。
  2. 设计启示与反馈:
     • 协调灯光动画与形状变化可以增强反馈的可读性与层次性。
     • 利用模块化构造和生物仿生学反馈（如模拟树叶、呼吸等），用户更容易将视觉变化与空气质量数据关联。
     • 系统的声音和模组排列显示在不同部署场景中对用户的吸引力不同。

• 与现有解决方案的优势:

  • 相较于仅通过视觉或声音反馈的系统，将实时空气质量数据通过物理形式动态展示（结合LED与形状变化），提供了多感官的体验，用户可直接感知气候变化。
  • 模块化设计支持灵活部署，例如适配不同房间或传感区域。

• 实验或评估结果:

  • 实验一: 通过设计准则评估了形状、颜色及模块间协调性的重要性。
  • 实验二: 验证了用户对不同生物启发反馈（如模拟呼吸或红珊瑚生命周期等）的解读。
  • 实验三: 在真实办公场景中部署两周，发现绿色到红色色变易于理解，但长期注意维持存在挑战。

• 局限性与未来方向:

  • 限制：仅在单个建筑设置实验，测试模块数量有限，数据变化不显著影响了进一步分析。
  • 未来方向:
    1. 探讨其他建筑环境或居家场景的部署适用性。
    2. 扩展模组数以验证大规模形状变化显示器的潜在部署。
    3. 增强用户的动态交互能力，例如通过个人化数据源选择或反馈配置工具。
    4. 研究可持续反馈材料（如生物光源或低能耗材料）以减少能源需求，同时增强环境意识。