PV-Pix：贫民社区共同设计的自供电可变形智能信息材料

文献标题

PV-Pix: Slum Community Co-design of Self-Powered Deformable Smart Messaging Materials

文献信息

• 主题领域: 人机交互 (HCI) 和能源材料的应用于社会创新
• 关键词: 自供电设备, 物联网, 可持续性, 连接家庭, 交互设计

研究背景与问题

• 作者发现的问题或挑战: 当前数字技术设计过多侧重于“主流用户”，忽视了来自全球南部的“新兴用户”的需求和独特视角。这些社区通常面临能源基础设施不足的问题，例如缺乏可靠的电力供应。
• 问题重要性: 满足这些被边缘化社区的需求不仅能解决实际问题，还能为全球范围内的数字设备和服务设计带来新视角。此外，探索如何利用自供电设备在能量资源有限的地区为用户提供互动服务具有可持续性和创新意义。
• 研究动机与相关工作: 通过与孟买贫民区的共同设计过程，提出新的互动形式和能源解决方案，旨在挑战现有的加州中心化设计方法，并引入全球适用性的新技术。

解决方案

• 提出的方法或解决方案: 作者开发了一种新型的自供电变形消息平台材料——PV-Pix。每个PV-Pix模块由光伏材料构成，能够收集光能供给自身并实现物理状态的改变，从而作为交互和通信的工具。
• 创新之处: PV-Pix的设计不仅包含了能源收集材料，还通过模块化设计将其加入家庭环境中。这些模块通过物理变形实现非屏幕化的可触互动，同时响应用户的手势和环境变化。其设计以“慢技术”为理念，突出反思性和创造性的互动。
• 实施步骤与关键技术:
  1. 搭建低保真原型: 两种PV-Pix设计：窗框型（硬质材料）和窗帘型（柔性材料）。
  2. 长期社区部署测试: 在孟买四个贫民家庭中试验PV-Pix原型，观察用户如何用原型传递消息以及其生活中的适用性。
  3. 材料技术: 光伏材料为核心，包括染料敏化太阳能电池（DSSC）和柔性有机光伏（OPV）。
  4. 模块设计与交互:通过旋转、滚动等机械变形来传递消息，同时能量收集组件支持低功耗的传感、通信和监控功能。

研究成果

• 具体成果:
  • 设计开发了低保真原型和两种高保真硬件原型（TiltTile 和 FabricOn）。
  • 在孟买贫民社区中进行部署试验，收集了用户行为数据，包括如何创造和解释通过PV-Pix生成的视觉消息。
  • 开发了可以通过光伏自供电驱动交互变形的硬件，证明了PV-Pix概念的技术可行性。
• 优势与比较:
  • 相较于现有的屏幕显示设备，PV-Pix的设计更灵活且美观，适用于贫民社区的多用途、空间有限的家庭环境。
  • 提供了一种非传统的视觉交流方式，能够在低电力消耗环境中实现。
• 实验或评估结果:
  • 在四周的部署中，共生成和传递了120条消息，其中68%被接收者正确识别，52%的消息内容被成功解读。
  • 用户逐渐适应该系统并展示更丰富的互动方式，表明这一设计能促进“慢技术”理念。
• 局限性与未来方向:
  • 局限性包括低能量收集效率，以及现有设计中动力系统对能量消耗的限制。
  • 未来工作将继续优化PV材料效率，探索新的状态变化机制，并扩大部署范围至主流用户家庭进行比较和原型测试。

通过跨学科设计和深入社区的合作，本文展示了如何利用技术实现资源受限社区的需求，同时也为其他环境提供了新的设计空间。未来将关注长时间部署PV-Pix系统的多样化可行性研究。