行业前沿：HMI路在何方？

01

什么是HMI?

HMI是Human Machine Interface的缩写，“人机接口”，也叫“人机界面”。人机界面（又称“用户界面”或“使用者界面”）是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介，它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。凡参与人机信息交流的领域都存在着人机界面。

02

汽车与HMI的前世今生

汽车人机交互界面在汽车诞生之时其实就已经存在。

// 第一代：机械式仪表盘

1980年前，初代仪表盘为机械芯仪表，一般包含车速里程表、转速表、机油压力表、水温表、燃油表、充电表等，汽车仪表还需要装稳压器来稳定仪表电源的电压，抑制波动幅度，保证汽车仪表的准确性。初代的汽车仪表盘以传统的热式和动磁式为主，显示的信息极为有限，担任的是车辆物理信息“通信员”的角色。

在机械时期，汽车中控台照搬飞机中控布局，以实体按键为主，功能简陋单一，只能满足驾驶的基本需求。中控台并无屏幕可言，没有交互功能。

// 第二代：电气式仪表盘+小中控屏

电气式仪表盘在上世纪90年代诞生，从真空荧光显示屏（VFD），发展到采用液晶显示屏（LED）及小尺寸薄膜晶体管显示器（TFT），显示屏显示的信息越来越清晰、快捷。目前电气式仪表在市场的保有量最大，且一般采用机械仪表结合数字仪表的方式，例如车速、转速信息采用指针，指示灯信息采用LED等点亮，其它信息则采用TFT屏。

// 第三代：全数字化仪表

汽车仪表盘领域在不断追求更新，于是划时代的全数字液晶仪表盘应运而生，也是就我们常说的虚拟仪表盘。全数字汽车仪表盘使用一整块液晶屏取代了传统的指针和刻度表，所有信息都通过这块屏幕显示出来。功能更强大、信息显示更具逻辑性，驾驶者接受信息更快，提升行车安全，也可以根据个人喜好调整相应参数。

2007年iPhone问世，大屏、轻薄机身、高清显示屏、可安装应用等功能引领了整个行业变革。电动汽车行业飞速发展，智能AI和人机互联等人车交互概念跟着兴起，用户对于中控台的需求和功能多样性也越发精细。2013年上市的特斯拉Model S，座舱里最惊艳的就是那块17寸大屏。超高的分辨率、流畅的操作度、漂亮的UI设计，让特斯拉得以快速获取了大票忠实追随者。就像苹果手机颠覆了传统手机行业，特斯拉也改变了传统汽车行业。

// 第四代：HUD显示屏

上世纪80年代开始，抬头显示技术在汽车领域已经开始被使用，直到现在才开始逐渐展露头脚。HUD抬头显示器(Head Up Display)，又叫平视显示系统。它可以把重要的信息，映射在风窗玻璃上的全息半镜上，使驾驶员不必低头，就能看清重要的信息。

03

自动驾驶时代，HMI的设计思路

汽车作为运载工具，从诞生之始就携带着 “强制性”的人机关系，即机器对于驾驶员具有强大的“约束力”，驾驶员必须服从机器，必须严格按照机器规定的技术、动作来执行。传统汽车中，驾驶员的首要任务是驾驶，核心需求是驾驶员的驾驶安全，支持和辅助驾驶就自然成为HMI的核心功能。然而，自动驾驶技术中没有驾驶员，原有的HMI设计的目标自然失去了意义，HMI在产业发展中将产生哪些新的设计思路？

// 给用户一种控制感

汽车HMI应始终在合理的时间内通知用户当前的状态，并提供适当的反馈。当用户开车时，这一点尤为重要。如果系统在不通知驾驶员的情况下采取行动，很可能会干扰驾驶员，造成不良后果。在驾驶过程中，驾驶员实际上是在控制汽车的各种行为方式。这既是一种控制，也是一种反馈，控制了汽车的功能，反馈了功能的结果。

// 遵守“安全第一”原则

HMI系统的主要优点是它可以帮助我们避免事故的发生。现代汽车配备了传感器，可以收集信息，然后用来跟踪驾驶状况。HMI系统可以实时监控交通情况，防止交通碰撞和事故的发生。该系统对条件的反应包括：

• 反应型：系统会将所发生的事情通知驾驶员，例如胎压过低或疲劳驾驶，并提醒驾驶员。

• 主动型：系统分析情况，预测可能发生的情况，并根据潜在的不利条件向驾驶员发出警告。例如，对天气状况进行系统分析，并建议用户避免在冰天雪地里开车。在设计系统响应时，重要的不是向用户提供大量的信息，而是制定可靠的提示策略。

给用户的反馈内容应该是：

• 有价值：用户只看到他们关心的反馈。

• 及时性：应在需要时，准确地向用户发送反馈。

• 准确性：在设计反馈时，必须遵循模块化和格式塔原则，以确保用户能够快速理解反馈表达的含义。

// 认知负荷最小化

认知负荷是使用一个系统的心理和思考成本。用户的成本越低，使用起来就越方便。当一个车载系统需要大量的认知负荷时，说明该系统还有很大的改进空间。

首先，不要试图强迫用户记住有关汽车驾驶的信息。众所周知，用户在短期记忆中不可能记住很多信息，尤其是多个令人困惑的函数或抽象概念。提前考虑用户在驾驶过程中可能会遇到的问题，比如座舱温度是多少？你现在在听什么音乐？如何导航到目的地？基于这些场景和问题，系统可以回答用户的问题。

其次，在现有心智模型的基础上构建HMI至关重要。为什么大多数汽车都有类似仪表和中控？这些实际上是用户与汽车交互行为中固有的使用习惯，遵循一种熟悉的设计方式，最大限度地减少学习如何使用系统所需的工作量。

// 减少不必要的干扰

越来越多的智能汽车推出了各种车载语音助手，这些助手使用声音而不是触摸，作为用户与系统交互的主要媒介，使用它来控制场景，如切歌、打电话和调节温度等。

// 不言自明的导航体验

可发现性（发现系统中的具体特征）和导航体验应该是最高水平的设计。例如，许多车载系统现在面临太多的操作层级，用户需要多次点击才能找到他们需要的功能。这个问题可以通过仔细规划信息架构来避免，将常用的功能放在第一层级。

改善视觉效果。在关注美和适用效应的影响下，设计师可以提高系统的视觉效果，提高用户对系统的感知态度。

关注用户满意度。设计师试图在真实用户或潜在用户中可用性测试时，要问“这种设计给你的感觉如何？”如果发现用户体验不舒服，设计师可以提出更具体的问题，找出需要改进的地方。

04

未来发展趋势

现在的人机交互，就是图形用户界面交互。我们常见的Windows操作系统和手机上的ios和Android操作系统等都是非常底层的图形用户界面。在这个阶段，计算机接收用户多样化的输入形式，对用户进行输出的形式也产生了多样化。因此，在用户不断发出新的挑战的同时，也带来了更多新的商机。

// 虚拟与现实的无缝连接

汽车大屏下一个趋势是从车载大屏到全面屏所承载的增强现实体验。“全面屏”这个词从2017年开始就异常火热，越大的屏幕使用体验越好、越有科技感。不难预见，未来的车内大屏，除了屏幕技术外，应通过AR增强现实的手段来辅助驾驶操作，来实现人机交互的无缝连接。

// 无意识和无缝衔接的交互体验

汽车HMI人机交互的创新是消费科技产品进步的核心。在这个领域，近年最流行的概念大概就是“自然人机交互”，苹果多点触控交互设计，VR/AR 里的动作捕捉、空间定位，人工智能产品常用到的语音交互，都强调Intuitive interface，也就是直观、自然的交互体验，不需要太多学习就能上手。在汽车领域的应用形式如：上车前的汽车掌纹解锁、指纹启动与人脸识别，带指纹识别的一键启动，增强防盗功能；上车后的车内座椅位置、后视镜角度、温度调节，导航个性化设置，车联网/统一个人账户等。

// 自然语音交互

在车载环境下，语音交互的成熟可以改变现有很多车载HMI设计的层级。自然语音交互增加产品的易用性和交互的垂直性，大幅度提升用户黏性。

// 汽车介质材料的智能化演绎

智能表面集成数字交互技术是未来汽车材料的发展方向，通过特殊的介质材料来增加数字交互功能，并整合灯光、传感、触控、震动、数字显示、手势或语音控制等形式获得反馈和响应，打造可交互的下一代智能表面全新形式，汽车的智能表面交互设计正在结合更多场景，实现更更丰富的交互。

皮革作为重要的汽车内饰材料，特别是座椅面料能够满足消费者对内饰美感和舒适感的追求；智能皮革通过与电子传感器的结合，可进行各种灯光、图案显示，手指触控滑动可进行温度，灯光等调节。

塑料和金属材质也在大规模的智能化，手势触控、灯光屏显正在结合金属和塑料，在汽车触控上发挥更大的作用。

还有，运用在汽车天窗、车门、门板装饰条上的智能玻璃、整合在车门和门把手处的新材料、 应用于汽车座椅和装饰件上的智能织物等等，都将为未来的概念车带来极大的创新体验和震撼感。

HMI赛道潜力无限，每一个创新技术的迭代牵动的是背后供应链的巨大价值洼地，所以，后市场的小伙伴们准备好了吗？

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