01

什么是HMI?

HMI是Human Machine Interface的縮寫，“人機接口”，也叫“人機界面”。人機界面（又稱“用戶界面”或“使用者界面”）是系統和用戶之間進行交互和信息交換的媒介，它實現信息的內部形式與人類可以接受形式之間的轉換。凡參與人機信息交流的領域都存在著人機界面。

02

汽車與HMI的前世今生

汽車人機交互界面在汽車誕生之時其實就已經存在。

//第一代：機械式儀表盤

1980年前，初代儀表盤為機械芯儀表，一般包含車速里程表、轉速表、機油壓力表、水溫表、燃油表、充電表等，汽車儀表還需要裝穩壓器來穩定儀表電源的電壓，抑制波動幅度，保證汽車儀表的準確性。初代的汽車儀表盤以傳統的熱式和動磁式為主，顯示的信息極為有限，擔任的是車輛物理信息“通信員”的角色。

在機械時期，汽車中控臺照搬飛機中控布局，以實體按鍵為主，功能簡陋單一，只能滿足駕駛的基本需求。中控臺并無屏幕可言，沒有交互功能。

//第二代：電氣式儀表盤+小中控屏

電氣式儀表盤在上世紀90年代誕生，從真空熒光顯示屏（VFD），發展到采用液晶顯示屏（LED）及小尺寸薄膜晶體管顯示器（TFT），顯示屏顯示的信息越來越清晰、快捷。目前電氣式儀表在市場的保有量最大，且一般采用機械儀表結合數字儀表的方式，例如車速、轉速信息采用指針，指示燈信息采用LED等點亮，其它信息則采用TFT屏。

//第三代：全數字化儀表

汽車儀表盤領域在不斷追求更新，于是劃時代的全數字液晶儀表盤應運而生，也是就我們常說的虛擬儀表盤。全數字汽車儀表盤使用一整塊液晶屏取代了傳統的指針和刻度表，所有信息都通過這塊屏幕顯示出來。功能更強大、信息顯示更具邏輯性，駕駛者接受信息更快，提升行車安全，也可以根據個人喜好調整相應參數。

2007年iPhone問世，大屏、輕薄機身、高清顯示屏、可安裝應用等功能引領了整個行業變革。電動汽車行業飛速發展，智能AI和人機互聯等人車交互概念跟著興起，用戶對于中控臺的需求和功能多樣性也越發精細。2013年上市的特斯拉Model S，座艙里最驚艷的就是那塊17寸大屏。超高的分辨率、流暢的操作度、漂亮的UI設計，讓特斯拉得以快速獲取了大票忠實追隨者。就像蘋果手機顛覆了傳統手機行業，特斯拉也改變了傳統汽車行業。

//第四代：HUD顯示屏

上世紀80年代開始，抬頭顯示技術在汽車領域已經開始被使用，直到現在才開始逐漸展露頭腳。HUD抬頭顯示器(Head Up Display)，又叫平視顯示系統。它可以把重要的信息，映射在風窗玻璃上的全息半鏡上，使駕駛員不必低頭，就能看清重要的信息。

03

自動駕駛時代，HMI的設計思路

汽車作為運載工具，從誕生之始就攜帶著 “強制性”的人機關系，即機器對于駕駛員具有強大的“約束力”，駕駛員必須服從機器，必須嚴格按照機器規定的技術、動作來執行。傳統汽車中，駕駛員的首要任務是駕駛，核心需求是駕駛員的駕駛安全，支持和輔助駕駛就自然成為HMI的核心功能。然而，自動駕駛技術中沒有駕駛員，原有的HMI設計的目標自然失去了意義，HMI在產業發展中將產生哪些新的設計思路？

//給用戶一種控制感

汽車HMI應始終在合理的時間內通知用戶當前的狀態，并提供適當的反饋。當用戶開車時，這一點尤為重要。如果系統在不通知駕駛員的情況下采取行動，很可能會干擾駕駛員，造成不良后果。在駕駛過程中，駕駛員實際上是在控制汽車的各種行為方式。這既是一種控制，也是一種反饋，控制了汽車的功能，反饋了功能的結果。

//遵守“安全第一”原則

HMI系統的主要優點是它可以幫助我們避免事故的發生。現代汽車配備了傳感器，可以收集信息，然后用來跟蹤駕駛狀況。HMI系統可以實時監控交通情況，防止交通碰撞和事故的發生。該系統對條件的反應包括：

反應型：系統會將所發生的事情通知駕駛員，例如胎壓過低或疲勞駕駛，并提醒駕駛員。

主動型：系統分析情況，預測可能發生的情況，并根據潛在的不利條件向駕駛員發出警告。例如，對天氣狀況進行系統分析，并建議用戶避免在冰天雪地里開車。在設計系統響應時，重要的不是向用戶提供大量的信息，而是制定可靠的提示策略。

給用戶的反饋內容應該是：

有價值：用戶只看到他們關心的反饋。

及時性：應在需要時，準確地向用戶發送反饋。

準確性：在設計反饋時，必須遵循模塊化和格式塔原則，以確保用戶能夠快速理解反饋表達的含義。

//認知負荷最小化

認知負荷是使用一個系統的心理和思考成本。用戶的成本越低，使用起來就越方便。當一個車載系統需要大量的認知負荷時，說明該系統還有很大的改進空間。

首先，不要試圖強迫用戶記住有關汽車駕駛的信息。眾所周知，用戶在短期記憶中不可能記住很多信息，尤其是多個令人困惑的函數或抽象概念。提前考慮用戶在駕駛過程中可能會遇到的問題，比如座艙溫度是多少？你現在在聽什么音樂？如何導航到目的地？基于這些場景和問題，系統可以回答用戶的問題。

其次，在現有心智模型的基礎上構建HMI至關重要。為什么大多數汽車都有類似儀表和中控？這些實際上是用戶與汽車交互行為中固有的使用習慣，遵循一種熟悉的設計方式，最大限度地減少學習如何使用系統所需的工作量。

//減少不必要的干擾

越來越多的智能汽車推出了各種車載語音助手，這些助手使用聲音而不是觸摸，作為用戶與系統交互的主要媒介，使用它來控制場景，如切歌、打電話和調節溫度等。

//不言自明的導航體驗

可發現性（發現系統中的具體特征）和導航體驗應該是最高水平的設計。例如，許多車載系統現在面臨太多的操作層級，用戶需要多次點擊才能找到他們需要的功能。這個問題可以通過仔細規劃信息架構來避免，將常用的功能放在第一層級。

改善視覺效果。在關注美和適用效應的影響下，設計師可以提高系統的視覺效果，提高用戶對系統的感知態度。

關注用戶滿意度。設計師試圖在真實用戶或潛在用戶中可用性測試時，要問“這種設計給你的感覺如何？”如果發現用戶體驗不舒服，設計師可以提出更具體的問題，找出需要改進的地方。

04

未來發展趨勢

現在的人機交互，就是圖形用戶界面交互。我們常見的Windows操作系統和手機上的ios和Android操作系統等都是非常底層的圖形用戶界面。在這個階段，計算機接收用戶多樣化的輸入形式，對用戶進行輸出的形式也產生了多樣化。因此，在用戶不斷發出新的挑戰的同時，也帶來了更多新的商機。

//虛擬與現實的無縫連接

汽車大屏下一個趨勢是從車載大屏到全面屏所承載的增強現實體驗。“全面屏”這個詞從2017年開始就異常火熱，越大的屏幕使用體驗越好、越有科技感。不難預見，未來的車內大屏，除了屏幕技術外，應通過AR增強現實的手段來輔助駕駛操作，來實現人機交互的無縫連接。

//無意識和無縫銜接的交互體驗

汽車HMI人機交互的創新是消費科技產品進步的核心。在這個領域，近年最流行的概念大概就是“自然人機交互”，蘋果多點觸控交互設計，VR/AR 里的動作捕捉、空間定位，人工智能產品常用到的語音交互，都強調Intuitive interface，也就是直觀、自然的交互體驗，不需要太多學習就能上手。在汽車領域的應用形式如：上車前的汽車掌紋解鎖、指紋啟動與人臉識別，帶指紋識別的一鍵啟動，增強防盜功能；上車后的車內座椅位置、后視鏡角度、溫度調節，導航個性化設置，車聯網/統一個人賬戶等。

//自然語音交互

在車載環境下，語音交互的成熟可以改變現有很多車載HMI設計的層級。自然語音交互增加產品的易用性和交互的垂直性，大幅度提升用戶黏性。

//汽車介質材料的智能化演繹

智能表面集成數字交互技術是未來汽車材料的發展方向，通過特殊的介質材料來增加數字交互功能，并整合燈光、傳感、觸控、震動、數字顯示、手勢或語音控制等形式獲得反饋和響應，打造可交互的下一代智能表面全新形式，汽車的智能表面交互設計正在結合更多場景，實現更更豐富的交互。

皮革作為重要的汽車內飾材料，特別是座椅面料能夠滿足消費者對內飾美感和舒適感的追求；智能皮革通過與電子傳感器的結合，可進行各種燈光、圖案顯示，手指觸控滑動可進行溫度，燈光等調節。

塑料和金屬材質也在大規模的智能化，手勢觸控、燈光屏顯正在結合金屬和塑料，在汽車觸控上發揮更大的作用。

還有，運用在汽車天窗、車門、門板裝飾條上的智能玻璃、整合在車門和門把手處的新材料、應用于汽車座椅和裝飾件上的智能織物等等，都將為未來的概念車帶來極大的創新體驗和震撼感。

HMI賽道潛力無限，每一個創新技術的迭代牽動的是背后供應鏈的巨大價值洼地，所以，后市場的小伙伴們準備好了嗎？

審核編輯：符乾江