论文 关键词:概念生成　交互　认知　创新设计

　　论文摘要:分析产品设计中的认知模型,探讨设计中概念生成与交互的具体过程和作用。以设计理论研究和实践运用建立方法论基础,为设计师个体设计或团队设计的过程、组织和策略提供设计方法。

　　key words:conceptgeneration; interaction; cognition; innovation design

　　abstract:the cognitivemodel of product design was analyzed. the concept generation and interactionprocesses and their effects on productdesignwere discussed. the purposes is to provide individualdesigners ordesign teamswith designmethods of the process, the organization, and the strategy in design process accordingto the design theories and their practical applications.

　　概念设计活动是一个从设计任务的要求开始,到概念生成及其可视化的过程。Www.11665.Com不论是设计师的个体设计,还是团队设计、协同设计,通过研究影响设计的行为和认知因素就能揭示概念设计活动的根本 规律 。或者说是设计问题中,研究从问题域到解域的具体解决过程、任务和步骤,对于设计研究和设计实践都具有重要意义。

　　1　概念生成中的认知行为

　　概念生成是指设计师或设计团队能迅速产生多个有用概念,是一个思维的过程,也是一种认知活动。

　　传统设计模型将设计作为分阶段、线性或循环的过程进行形式化表达(符号化表达)。设计过程按照分类学分解为若干子阶段和子任务。尽管各种设计模型命名原则不同,设计子流程某些主要种类大体一致。设计过程主要被分为:问题/情境、综合/生成、表达和评价。

　　marvinminsky在其有趣的书《思维的社会》中提出:无论是人类的思维还是人工智能的思维,都是由原本简单的元素相连而组成,当这些元素组成一个整体时,他们又变为无限复杂的。

　　设计活动中,概念生成的思维活动应是一种创造性思维的活动。创造性思维的实质,表现为“选择”、“突破”、“重新建构”这3者的关系与统一。创造性思维的关键点在善于进行“重新建构”,有效及时地抓住事物新的本质,构筑建新的思维支架。创造性思维包括:灵感思维、发散思维、收敛思维、分合思维、逆向思维和联想思维[1]。从方法论上讲,强化创造动因的团队激智方法,如头脑风暴法、德尔菲法、cbs法、kj法等,都会结合运用各种创造性思维方法。

　　研究具体的设计思维过程需要建立认知活动模型[2]。上世纪80年代,就提出研究设计思维(design thinking)。schon,d (1983)建立的设计模型能够从认知方面来获取“设计师脑中的进程”,即把设计当作一种“反射性活动”,从设计问题到设计结果是一个接受(感知)—反射(解释)—反应(转化)的反射活动。schon认为,设计是“与视觉媒介的交互”,目的是“为进一步设计提供信息”的过程,即设计思维的本质是通过与视觉媒介(包括纸媒介、数字媒介等)的交互过程,获得新的设计信息,实现设计创新。在这个研究中,设计情境(designscenario)被定义为2种属性,也就是2种问题形式:创造性设计与常规设计; 2种限制情景:无限制问题与限制问题。

　　2　设计过程中的交互

　　设计研究表明设计师通常不是显性地意识到他们按照某种设计交互顺序做设计的。对于实践,研究案例表明设计师应该有意识地运用交互,来实现设计创新。交互作为一种有效的设计方法,体现了设计思维的本质,是设计研究的重要课题。设计师在个体或团队设计概念生成过程中的交互,是一种认知活动的交互,包括人机交互hci(human-computer interaction),人人交互hhi (human-human interaction)。交互实质上是“2个(或多个)参与者之间交替听、想、说的循环过程”或者说是“两者之间(无论是生命体还是机器)连续的作用和反应的过程”。对于设计,交互取决于设计表达和生成,表达是交互的对象,生成是交互的结果。事实上,设计表达和生成能力强的设计师其交互能力和水平也高。

　　交互的信息是交互的实质,包括数据、图像、语音、行为。交互过程中,交互媒介也可分为传统的纸媒介(paper-based)和数字媒介(digitalmedia),见图1。基于纸媒介的交互,其交互信息是隐性的,基于数字媒介的交互信息被显性化了。后者较于前者,更加系统化、更加完整表述和更易被人接受和操作。

　 　　　　　　　
　　从设计认知活动分析,交互可分为:与自由形态的交互,例如和自己的手绘之间的交互;与数字形态的交互,如与建立的几何描述模型的交互;与由形态语法或拓扑机制 发展 而来的特定机制生成的数字表达的交互;和与由设计生成工具所表达生成的数字环境的交互[5]。

　　人机交互过程实际上是一个输入和输出的过程,人通过人机界面向 计算 机输入指令,计算机经过处理后把输出结果呈现给用户。人和计算机之间的输入和输出的形式是多种多样的,因此交互的形式也是多样化的。其中数据交互作为人通过输入数据的方式与计算机进行交流的一种方式,并且它是人机交互的重要内容和形式。

　　人人的交互是一种交流的活动,可表现为对话、问答、演说或者会议等,也通过计算机来辅助人人交互,甚至通过 网络 来实现远程的交互,人人交互不排斥人机交互。在数字环境下,可以设计并实现一个原型系统将多个参与人员和应用程序集中起来,实现不同地点的用户能同步或异步地交互。也可以通过传统媒介,运用团队激智方法在同一地点同步的交互。

　　3　概念设计认知模型

　　概念生成的过程是怎样的?它和交互是怎样的关系?它在设计师的认知行为中扮演的角色?设计概念是怎样被提升、组合、适应、重用、抛弃和丢失的。设计研究者和认知学家都发展了各种程序模型来研究设计中的创造性行为。这些模型通常是从观察设计流程和设计草案而分析发展来的。french(1985)提出了一个设计程序模型:分析问题,概念生成,图式(schema)化,和细节设计。这些模型,阐明了设计中的工作步骤或思维步骤[7]。

　　从研究设计活动的流程和内容,来分析可能的交互机制。idef0是以结构化分析和设计技术(structuredanalysis and de-sign technique, sadt)为基础建立了一种系统功能表达的工具。该模型帮助我们认识概念生成程序的不同阶段。在idef0中,由一个活动所生成的内容作为输出,它可以被输入、控制,或机制。这些活动控制,见图2。基于idef0 (may- er, 1992),建构了一个概念设计的认知模型(yan jin and pawatchusilp, 2005)。

　 　　　　　　　　　

　　图2的模型包含概念设计过程中4个关键的认知活动和一个交互机制:分析问题,包括理解现存问题和探索再设计中需要满足和保留的需求和约束[4]。通过任务分析,设计目标被提出,约束和需求被定义。作为问题分析,问题求解标准也从设计目标中决定。问题分析的输出是一个完整的问题情境描述。

　　想法( idea)生成,指生成新的初始概念。根据所给的问题需求和约束条件,设计师从他们记忆中提取相关的记忆信息和知识来创造初始的设计概念。基于finke(1992, creative cogni-tion- theory, research, and application), oxman ( 2002, thethinking eye: visual re-cognition in design emergence)和前面的认知交互模型,想法生成活动不只是记忆提取,而且是“两者之间(无论是生命体还是机器)连续的作用和反应的过程”。组成概念,是初始设计想法到设计概念的发展和构建过程。这个活动中设计师联结思维中先前生成或别人的想法或概念,这种想法的联结会转换为更加成熟的设计概念,组成可以看作是新的生成。

　　概念评估,是评价组成的概念是否满足设计需求,约束条件和评估标准。作为一个认知的过程,评估意味着设计师确认生成的概念是相关的、有用的、好的。相关的和有用的决定了概念是否满足需求和约束条件,同时设计标准决定其好坏。

　　概念设计认知模型中的交互机制,是为问题分析、想法生成、组成概念以及概念评估提供的一个支撑平台,通过传统设计环境的纸媒介,或是数字设计环境的数字媒介,设计信息通过交互机制,被交换和操作后形成设计认知互动。

　　图2中,交互机制中a可是点对点,也可以是点对多点的一个交互过程。交互机制本身可是一个cad系统,或一种团队激智方法。如草图风暴法,其关键在想法或概念的相互激发。这个机制的优点是将多样的设计信息显性化,提供给不同背景的设计师。

　　作为交互机制本身存在一个二律背反,交互的信息越多越利于生成更多、更完备的设计概念,设计创新度也高;但交互的信息越多,设计师的精力和时间成本越高,不利于概念生成的。所以一个好的交互机制应该是有条理,分阶段,信息管理合理的。例如:参加一次团队激智的成员不宜多,避免交互过于繁复。设计一个交互机制应该是符合伦理,意图明确,注重实效,并包含合适的认知和情感刺激的[3]。

　　4　案例分析

　　这里对一个创新性设计案例进行分析,这个案例为团队设计并且是多学科协同设计的过程。由一组研究生和相关专家组成的设计团队来完成一个产品——奥运火炬的概念设计,生成其造型特征并用一个宣传短片明晰和深化其概念,提供给后面进一步的设计。明确设计任务后,向团队成员说明设计要求和设计目标。

　　向设计师说明要加强交互在概念生成中的运用。见图3,运用草图风暴和书写风暴相结合作为交互机制,这种同步激智方法是一个循环的过程,规定约15min为一个循环,团队成员为10人。生成大量想法后,开始将这些想法进行组合,由相关专家评定,按照获得的信息进行进一步概念生成、组合,几个循环后进行细节设计,生成故事板和火炬的造型特征。由于设计过程有明确的交互机制,设计概念生成更加有序、有效和快速。

　　　　　　　　　　　

　　为了进一步研究交互机制对概念生成的影响,还把这个设计流程引入到实际设计公司,观察在更加广泛和实际的设计情景中,交互机制的应用。采用近距离的观察来发现实际设计环境下认知活动,并用 自然 语言法(nlp)对设计过程进行分析[6]。设计的对象为手机,观察者作为团队的成员之一,研究发现,见图4。

　　　　　　　　　　　

　　如图4,设计师的设计活动都可以解释为设计师的信息处理通过设计过程中交互机制里传递的信息,以设计目标和设计流程为标准,将其进行分类和进行定性描述。可以看到设计信息应是显性的,促进性的。公式化的信息更加高效并符合设计问题情景,但是会缺乏创新性。另外作为背离问题情景的信息,不应全部否定,其中部分信息具有高创新性,可以修改后重用。

　　5　结　语

　　概念设计的认知模型明确了设计概念生成过程和交互过程,以及相互的联系,可以更好地分析设计的本质过程,提高设计交互的效率和设计创新性。从分析设计师在设计过程中概念生成和交互的行为特点,可以构建更加完备的设计交互机制来促进设计。

参考 文献 :

[1]　简召全. 工业 设计方法学[m].修订版2版.北京:北京理工大学出版社, 2000.

[2]　赵江洪.人机工程学[m].北京:高等 教育 出版社, 2006.

[3]　cooper alan.软件观念革命:交互设计精髓[m].詹剑锋,等译.北京: 电子 工业出版社, 2005.

[4]　黄旭,赵江洪,谭浩.基于案例的产品设计系统中程序型知识检索研究及实现[j].包装工程, 2006, 27(4).

[5]　oxman rivka.theory and design in the firstdigitalage, facultyofarchitecture and town planning technion[ j]. design studies,2006, 27(3).

[6]　yen samuel j, larry leifer. capturingmultimodaldesignactivities in support of information retrieval and processanalysis[c] //the department ofmechanical engineering and the committee ongraduate studies ofstanforduniversity, 2001.

[7]　jin yan, chusilp pawat. study ofmental iteration indifferentdesign situations[j].design studies, 2006, 27(1).