城市独居老人Al智能音箱交互设计

魏晋

摘要：了解独居老人对AI音箱交互设计的针对性需求，为独居老人今后的生活带来便利。为未来人工智能音箱的老年适用人群的针对性开发提供可行性参考。阐述了独居老人的概念和意义，对独居老人的一般衰老特征进行了需求分析，分析小米小爱触屏音箱超级通话版现有交互特性，对比得出结果。现有交互设计无法满足城市独居老人的生活需要。针对现有不足提出实质性建议，为人工智能音箱未来发展提供了改进方向。

关键词：独居老人 人工智能 交互设计 智能家居设计 小米音箱

中图分类号：TB472 文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2021）02-0106-03

引言

随着中国人口老龄化进程的加快，全球老龄人口已经突破6亿，中国60岁以上的高龄人口已达1.34亿。第二次全国残疾人抽样调查数据显示，全国单纯听力残疾人有2004万，这2004万人中，约有75%是老年人。加之1978年至2015年独生子女政策的实行，导致独居老人数量增加，扶养人力不足，社会性问题逐年加重。与此同时，人工智能技术快速发展，人工智能设施的普及，物联网和人工智能音箱的结合，在一定程度上能够填补这种人力空白。老年人的生活方式也应随之变得便捷舒适，在独居老人人口不断增加的未来，独居老人作为AI智能设备的潜在客户，如图1，有着巨大的市场潜力。但市场现存Al智能居家设计和智能音箱的主要目标人群是有一定经济基础、乐意接受新鲜事物、善于使用便捷设备的年轻人，智能新音箱在交互设计过程中过于侧重青年人的使用，无法帮助解决一些社会老龄化所带来的棘手问题。重点分析了目前中国城市独居老人的衰老特征、需求属性，对比小米Al智能音箱的交互设计和现有功能，从而发现现有交互设计的缺失和不足，根据独居老人的交互需求分类，对未来Al音箱功能性设计进行补充和展望。

文章以中国60岁以上，无配偶陪伴，能够独立生活，有一定经济基础的中国城市独居老人为研究主要对象。他们大多行动迟缓，对新事物接受能力较慢，休闲时间充裕，孤独感强，缺乏陪伴。奥维云网（AVC）的数据显示，2019年1月至4月，小爱音箱累计销量以及2019年3月、4月单月销量均为中国市场第一，在中国智能音箱市场中占据重要份额，所以选定小米2019年最新产品小米小爱触屏音箱超级通话版为案例，将老年人的交互性需求与小爱触屏音箱现有交互设计特征进行比较，通过网络调查和现有文献整合得出结论。

一、城市独居老人和人工智能居家设计

（一）城市独居老人面临的问题和解决方法。城市独居老人泛指60岁以上，无伴偶陪伴独自居住的老年人。孤独是独居老人面临的严重问题，老年人往往不愿意结交新朋友，行动不便、听力丧失和其他身体限制导致他们与他人交流不便。

解决这些问题并非易事，但好消息是，研究人员、消费者和倡导团体正日益关注这一问题，并认真思考解决办法。迈阿密大学米勒医学院衰老研究中心的萨拉.查加（SaraCzaja）通过实验总结了科技的三个重要作用：（1）感应和监测。设备可以跟踪老年人的身体变化和社会活动，以确定其是否变得更加孤立。例如，老人是少打电话，还是少发电子邮件，还是很少出门，这些信息可能是有价值的;（2）帮助其建立紧密的社会关系。电子邮件、微信和社交媒体可以帮助老年人与亲友交流。查加报告说，只有三分之一的65岁及以上的人使用互联网，尽管这一比例正在上升;（3）获取信息。查加对一个名为PRISM的项目进行了评估，该项目将通过电子信息技术（如NIH高级健康、日历、电子邮件访问、游戏等）对外沟通的老人，与使用非电子形式的相同信息（如纸质日历和活页夹中的健康信息）进行了比较。结果是，使用电子工具的人6个月后有更好的社会感。这说明电子工具对独居老人的生活及精神帮助意义重大。

（二）人工智能的概念。人工智能（AI），是约翰·麦卡锡1956年在达特茅斯会议上最初提出的概念，意为“制造智能机械的工程及科学”，指数字计算机或由计算机控制的机器人执行通常与智能生物相关的任务的能力。这个术语经常用于开发具有人类特征的智力过程的系统项目，例如推理、发现意义、概括或从过去经验中学习的能力。自从20世纪40年代数字计算机的发展以来，人们已经证明计算机可以通过编程来执行非常复杂的任务，例如，发现数学定理的证明或者熟练地下国际象棋。然而，尽管计算机处理速度和存储容量不断进步，但目前还没有程序能在更广泛的领域或需要大量日常知识的任务中匹敌人类的灵活性。另一方面，一些程序在执行某些特定任务时已经达到了人类专家和专业人员的性能水平，因此，这种有限意义上的人工智能在各種应用中被发现，如医疗诊断、计算机搜索引擎和语音或笔迹识别。

（三）智能居家设计的现有功能和发展。大数据、机器学习和云平台使从数百万台联网设备收集的数据能够用于提供预测分析，然后输入这些智能设备。这使得这些设备获得了一个新的智能水平，帮助人类在世界任何地方更好地管理日常任务。智能家用电器现在能够对各种各样的事情做出智能和相关的建议一包括内容、购物清单、参加的活动、食谱、预订的酒店、要洗的衣服、要穿的衣服等。2019年智能家居大会指出，人工智能连接的家电将持续增长，中国对话式AI市场规模也将逐年上升，如图2。

二、独居老人群体特征及需求分析

（一）独居老人衰老特征分类分析。随着年龄的增加，大部分老人的身体机能和精神状态出现了一些问题，根据老年人的衰老特征，将主要问题分为视听方面、行为方面和精神方面三个方面：（1）视听方面，独居老人往往伴随着不同程度的视力下降，听力受损，语速变慢，敏感度降低;（2）行为方面，老人随着年龄增大，行为受限，行动迟缓，体力不支，感知能力受损，认知能力降低;（3）从而进一步引发精神方面的焦虑，依赖性变强，易产生误会，猜疑心变重，产生内向和被动性格，逃避社会，交往行为减少，严重的还会导致抑郁症，自闭症等多种精神障碍疾病。

（二）独居老人的需求分析。独居老人的衰老特征不同会引发不同的需求。

1.患有视觉障碍的独居老人。（1）需要Al智能音箱辅助完成社会娱乐信息的接收，帮助老人读书看报;（2）完成基础工具、设备的使用，查看商品说明书等。

2.患有听觉障碍的独居老人。除了需要社会娱乐信息的接收，还要及时处理家中电器的警报，辅助完成敲门声和电话的接听，让老人能够与外界沟通交流。

3.具有行为能力障碍的老人。（1）需要智能设备替代手持按键操作，调节窗帘、空调、电视等设施的开关;（2）辅助扫地机器人、电饭煲等完成家务劳动，解决外卖跑腿等事宜。

4.具有认知能力障碍的老人。（1）在进行快捷支付，网络购物时需要适量的安全提醒;（2）帮助完成提前打车，医院排队挂号等项目。

5.部分老人具高精神需求，有较高交互欲望，或拒绝主动交流，性格内向孤僻。（1）需要智能音箱主动互动，嘘寒问暖，解答疑问，开导咨询，赞美肯定;（2）加强聊天对话频率，主动开启社交功能、语音通话，及时播报新闻和日常提醒。

三、小米音箱交互设计案例分析

小米公司是中国智能家居领域的先行者，小爱同学是由小米公司为打造智能生态发布的AI智能音箱，小米小爱同学自2017年7月推出，已经成为小米生态链智能家居产品的绝对核心，目前为止已经发布了小爱同学、小爱同学mini、小爱同学HD等多个版本。2019年2月20日小米公司在小米9的发布会上发布了onemorething的小米小爱同学触屏音箱，并在2月28号开启了公测。目前小爱触屏音箱分为两个版本，一是小爱触屏音箱标准版，售价299元;另一个是小爱触屏音箱超级通话版如图3，售价499元。属于目前小爱同学系列较新较高级的版本。

（一）独居老人消费人群和小米音箱现有交互设计分析。

截至目前为止：（1）针对具有视觉障碍的独居老人小爱触屏音箱超级通话版能够发布语音指令，通过语音对指定号码拨打家庭电话或给手机APP拨打语音通话，直接显示并播放接收到的语音讯息;（2）针对具有听觉障碍的独居老人，小爱触屏音箱超级通话版配备可视化屏幕、视化闹钟，支持触控，简单三按键，播放MV、爱奇艺视频，查看家庭相册、天气预报和日历;（3）针对具有行为能力障碍的老人，如果独居老人行动不便，小爱触屏音箱超级通话版能够控制智能设备，完成大部分的家电操控，支持智能摄像头和智能门铃，可直接查看监控画面，而且监控同时可在小米电视显示;（4）针对具有认知能力障碍的老人，小爱触屏音箱超级通话版配有蓝牙Mesh网关，可根据APP引导，或对智能音箱说“小爱同学，发现设备”来添加蓝牙Mesh设备，并操控该设备，自动联网，缓解独居老人普遍存在的电子产品使用困难的情况;（5）针对精神需求高的独居老人，小爱触屏音箱超级通话版能够制订行程、查询天气、支持自定义闹钟，可以安装各种APP、被动完成语音通话和新闻播报;对于抑郁症，孤独症患者，小爱触屏音箱超级通话版只能实现被动语音交互功能，依靠提前设置完成日常提醒，做到随时呼唤、随叫随到。如图4。

（二）小米音箱现有交互设计优缺点评价和改进预期。目前，小米音箱只能被动交互，被动实施，实施过程中尚有很多不完善。分析分为产品功能，功能评价，改进预期三个步骤：

1.语音指令方面。（1）小爱同学对声音指令接受迅速;（2）部分功能依然需要配合手机进行操作，复杂繁琐，导致老年人无法独立操作;（3）自主设计简便的声音指令，帮助完成操作，减少指示步骤。

2.可视化屏幕方面。（1）视频分辨率只有800X480像素，3.97英寸屏幕;（2）分辨率低，界面过小，替代性强，老年人视力较差，不符合老年人的观看习惯（3）可加入肢体操作和指示灯显示，通过动作和指示灯完成指令。

3.视频播放功能方面。（1）可视化界面下无法找到视频内容入口，需要通过语音点播的形式才能进行播放;（2）视频观看途径的便捷性太弱，视频播放功能替代性太强，解决成本较高;（3）建议去除。

4.智能家居控制方面。（1）小米小爱触屏音箱提供了可视化的智能家居界面，可语音控制超过全球5000种品牌的空调、电视等家电，控制品种多;机身有固定USB电源接口，无内置电池;（2）只能呈现基础的智能设备功能调节，部分功能丰富的智能家居产品，例如扫地机器人和米家直流变频落地扇等产品是无法呈现更细致复杂的功能操作;无法携带，空间限制强;（3）可以改进为人工智能遥控器，通过语音和可视化屏幕详细控制家电参数，并加入内置电池，方便短期携带。

5.歌曲播放方面。（1）有歌曲搜索播放功能;（2）播放内容限制性强，无大数据处理，不能主动推荐老年人喜欢的歌曲类型;（3）老人时常遗忘歌曲名称，可根据老人年龄性别职业特征，自动推荐播放次数较多和时代性较强的歌曲。

6.語音交互方面。（1）声音停顿频率和音调无法变更;（2）只能被动对话，无法做到主动互动;（3）可根据老年人的特性设置声音音调，自主设置接收频率，主动询问，主动互动，缓解独居老人的孤独情绪。

（三）综合比较分析

综合上述分析，我们得知独居老人对交互设计的需求，对比小米音响现有不足，提出改进方向，如表1。

总结与展望

（一）对AI智能音箱交互设计产品的策略和建议

通过研究AI智能音箱的交互设计，指出现有不足和改进方向，以满足城市独居老人的生活需要，为今后智能家居设计和独居老人的匹配性贡献一份力量。为此，对独居老人的一般的衰老特征进行了需求分析，并与目前商用化的Al智能音箱的功能进行了比较分析，为商用Al智能音箱的适应性改进提出以下建议。

1.由于老年人身体机能出现了不同程度的退化，不同老人对操作系统的使用有不同的需求，现有设备难以同时满足，所以人工智能音箱的操作系统应随之多样化，建议从单一的语音指令操作转变为通过语音，触屏，肢体，灯光等多种指示进行操作，多维度的操作系统能够大大增加交互可行性，提高交互效率，可满足具有视觉、听觉、行动等不同生理缺陷的独居老人，操作更加便捷，交互性更高更直接的Al音箱设备，更符合老年人的使用习惯，解决操作具有限制性的问题。

2.由于老人行动不便者居多，外加听觉障碍，使之对智能音响的感知范围进一步缩小，一旦远离人工智能音响的感应范围，交互设计功能将降低为零，现有小爱音箱只能连接交流电源使用，无法随身携带，不能做到随时随地的交互，设备功能太过有限，建议Al智能音箱加入内置电池，缩小机身，方便携带，详细控制家中智能设备参数，方便老人起居。开发实现更多方面设备的连接，如医疗设备，家庭安全防护监控設备等，增强独居老人的安全感，解决使用具有限制性的问题。

3.独居老人相对于年轻人或家庭中的老人在精神方面需要更加充足的关怀，交往行为主动减少，逃避社交导致交互欲望降低，智能音箱的使用频率会大打折扣。目前市场的交互功能都是被动交互，需要老人主动唤醒，喊出“小爱同学”才能进行下一步指令，这种情况往往在老人心情较为愉悦的时候才会进行，在老人内心焦虑心情抑郁的时候，人工智能音响不能起到任何关怀作用。建议交互设计改为与老人进行主动互动，改变唤醒方式，从主动唤醒开启使用，变更为长期开启，直至呼唤睡眠，从而提高使用频率。外加使用大数据处理满足老人精神需求，可以更加符合独居老人的性格体征，解决使用频率过低的问题。

（二）对未来中国智能家具设计和Al智能音箱的展望

智能家居是今后普通家庭日常居家必备的一部分，要想高龄人群追上时代的步伐，适应智能化的社会生活，首先要智能家居设计和人工智能技术追上老年人的日常所需，确保设备在独居老人手中想使用，会使用，能使用，有帮助。让智能家居的交互设计去适应老年人的需求就显得至关重要。其他发达国家也有相关的智能设备问世，如美国的亚马逊Echo，谷歌GoogleHome，韩国的NAVER智能音箱等，因为在交互设计上相对小爱同学有更强的优势，所以智能音箱老年人消费者比例相对更高，有很多值得我们借鉴的地方，但中国小米公司的小爱同学在价格上占据了绝对的优势，综合起来各有长短。除了上述建议所提到的改进项目和功能，Al智能音箱在医学护理和意外情况监测方面也应有所提升，配合其他智能设备共同辅助独居老人提高生活质量，成为智能家具设计用的核心，对其他智能家居家电起到领导指挥的作用。如此看来人工智能音箱还有很大的发展空间，未来可以进行更多的扩展应用。不止人工智能音箱，希望在不久的将来，更多的人工智能家居设计能够融入独居老人的日常生活，弥补子女无法陪伴在老人身边而带来的社会问题，为独居老人打造更加安心舒适的居住环境。

参考文献

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