東南大學薛澄岐教授是國內(nèi)復雜信息系統(tǒng)數(shù)字界面人機交互設計領域的先行者，是該領域最具影響力學術帶頭人之一。領導的團隊是國內(nèi)首個以腦電技術為手段開展復雜信息系統(tǒng)人機交互數(shù)字界面專業(yè)化設計研究團隊，所完成的數(shù)十項的設計與研究項目，推進了工業(yè)設計學科的發(fā)展，加快了該學科在工業(yè)領域的應用。近期，《中國航空報》記者專訪了薛澄岐教授，向他了解了復雜系統(tǒng)數(shù)字界面人機交互設計項目研究的具體內(nèi)容以及未來該方面內(nèi)容的發(fā)展方向。

《中國航空報社》：由您承擔的“復雜系統(tǒng)數(shù)字界面人機交互設計”是一項怎樣的研究？請您詳細介紹一下該項技術研究的內(nèi)容，具體談談項目的“技術實現(xiàn)過程”。

薛澄岐：隨著計算機技術和控制技術的快速發(fā)展，復雜化的信息操控系統(tǒng)也進入了信息化時代。在很多復雜信息系統(tǒng)中已經(jīng)逐步取代傳統(tǒng)的顯控界面，被廣泛應用到戰(zhàn)機船舶駕駛操縱、核電廠控制、戰(zhàn)場指揮、汽車駕控等各種復雜的人機交互系統(tǒng)和環(huán)境之中。復雜信息系統(tǒng)的計算機數(shù)字界面信息來源渠道多，信息量大，信息結構關系錯綜復雜，是人機信息交互的重要載體和媒介。從某種意義上來說，復雜信息系統(tǒng)人機交互數(shù)字界面就是系統(tǒng)的大腦，系統(tǒng)的各方面信息都匯集于此，復雜信息系統(tǒng)人機交互數(shù)字界面已成為操作者獲取信息、知識推理、判斷決策的重要手段和操作依據(jù)。復雜信息系統(tǒng)人機交互界面在軍事、信息安全、地理交通等諸多重要領域發(fā)揮著不可替代和非常重要的作用。在軍事領域，隨著新軍事革命時代的到來，現(xiàn)代戰(zhàn)爭作戰(zhàn)效能的發(fā)揮建立在能量流（動力系統(tǒng)）、信息流（信息系統(tǒng)）和物質(zhì)流（武器裝備）的有機結合之上。信息化條件下，戰(zhàn)場情況變化急劇，戰(zhàn)機稍縱即逝，軍事人員要及時關注戰(zhàn)場態(tài)勢并作出決策，單靠“人腦”顯然難以完成，必須借助于以計算機技術為主的數(shù)字界面信息系統(tǒng)。

“復雜系統(tǒng)數(shù)字界面人機交互與設計”是對復雜系統(tǒng)數(shù)字界面的可用性和信息使用績效進行研究，是基于對數(shù)字界面進行元素解構并分析數(shù)字界面信息編碼的設計原則和方法，提煉出符合操作人員認知規(guī)律的設計原則和方法。研究以眼動追蹤、腦電測試、認知負荷態(tài)勢感知、界面信息架構與編碼、三維交互和多點觸控等六大技術為手段，以視覺感知、注意捕獲、信息流、生態(tài)融合、認知摩擦等五大科學理論為支撐。在界面設計的迭代過程中，實現(xiàn)對復雜系統(tǒng)數(shù)字界面的設計、評估和開發(fā)。

東南大學工業(yè)設計系圍繞“復雜系統(tǒng)數(shù)字界面人機交互與設計”方向持續(xù)研究，自2008年以來，已承擔國家級項目、省部級項目、國防軍工項目數(shù)十項，應用領域深入到航空、航天和航海等領域。2008~2010年度，東南大學工業(yè)設計系承擔了航空科學基金重點實驗室類項目——“面向信息化作戰(zhàn)環(huán)境的戰(zhàn)機航電系統(tǒng)人機交互界面設計研究”，并開展了戰(zhàn)機航電系統(tǒng)人機交互界面的信息組織和顯控方式研究、布局與形態(tài)研究、信息視覺傳達研究以及以用戶為中心的可用性評價方法研究。在戰(zhàn)機航電系統(tǒng)人機交互界面眼動、腦電的生理測評方法這一國際前沿研究上，首創(chuàng)了航電界面眼動實驗的方法、操作和分析的規(guī)范體系，腦電ERP對航電界面判斷、決策等認知過程分析和評價的關聯(lián)機制。整個項目研究達到了國際先進國內(nèi)領先水平。

隨后，基于“面向信息化作戰(zhàn)環(huán)境的戰(zhàn)斗機航電系統(tǒng)人機交互界面設計研究”項目中所取得的理論和實踐成果，對該領域進行深度研究，得到3項國家自然基金的資助支持。

《中國航空報社》：該研究將為航空工業(yè)的發(fā)展起到怎樣的推動作用？其研究成果將如何在飛機制造領域上應用？是否已經(jīng)有實際生產(chǎn)、應用的案例？

薛澄岐：研究針對戰(zhàn)機航電系統(tǒng)顯示界面設計和評價方法展開，有如下重要作用和意義：一是增強飛行員的情境認知能力，幫助飛行員執(zhí)行作戰(zhàn)任務，提高戰(zhàn)機作戰(zhàn)能力；二是通過合理的顯示界面，幫助飛行員正確理解和操作界面，幫助飛行員做出正確決策；三是通過對顯示界面信息進行合理篩選，確保與功能任務相關的必要信息傳遞，減輕飛行員操作負擔，降低認知負荷；四是通過顯示屏幕將數(shù)據(jù)集成，保證飛行員正確地理解界面信息，保障飛行任務完成；五是建立戰(zhàn)機航電系統(tǒng)人機交互界面可用性度量指標體系和方法體系，通過眼動追蹤和腦生理指標評估，進一步優(yōu)化了航電界面生理測試評估體系。

目前，我國在航電系統(tǒng)顯示界面設計和實驗方面的研究工作仍存在較大欠缺，缺乏具有針對性的界面設計方法和對認知、能效等問題的研究。本研究以科學可靠的界面設計和實驗方法，有效地指導、監(jiān)控和評估界面設計工作，由此將技術上的進步轉(zhuǎn)化為應用，使飛行員能夠靈活地應對現(xiàn)代戰(zhàn)爭局勢的多變性；自主研發(fā)適用于我國先進戰(zhàn)機的顯示界面，從而推動新時代國情下的中國軍事科技發(fā)展。

現(xiàn)有研究已經(jīng)在航空其他相關研究中得到應用和推廣，同時成果也應用于其他領域的復雜信息系統(tǒng)數(shù)字界面的設計中，領域拓展到海上和陸上復雜指揮信息系統(tǒng)的數(shù)字界面人機交互設計。

《中國航空報社》：針對這方面的研究，國外的發(fā)展情況是怎樣的？國內(nèi)整體研究水平如何？還需要在哪些方面進一步加強和改進？

薛澄岐：近年來，隨著科技的不斷發(fā)展，世界各國都將目光轉(zhuǎn)向了復雜信息系統(tǒng)界面設計的開發(fā)與研究。復雜信息系統(tǒng)的研究主要可分為兩個方面，普通民用復雜信息系統(tǒng)研究領域和特殊軍用復雜信息系統(tǒng)研究領域。普通民用復雜信息系統(tǒng)主要有汽車、船舶、民用飛機、核電控制等操控系統(tǒng)；特殊軍用復雜信息系統(tǒng)主要有航天飛行器、艦艇、戰(zhàn)斗機以及現(xiàn)代化戰(zhàn)場指揮等監(jiān)控指揮系統(tǒng)。以美國為首的西方國家，在復雜信息系統(tǒng)研究領域處于絕對的領先地位，無論是對民用還是軍用復雜信息系統(tǒng)，研究者們都進行了大量深入的研究，取得了許多階段性研究成果。美國將21世紀的基礎研究內(nèi)容分為4項，其中有一項就是人機界面。美國國防部的關鍵技術計劃不僅把人機交互界面列為軟件技術發(fā)展的重要內(nèi)容之一，而且專門增加了與軟件技術并列的人機系統(tǒng)界面這項內(nèi)容。日本也提出了FPIEND21計劃（FuturePersonalizedInformationEnvironmentDevelopment），其目標就是要開發(fā)21世紀的計算機信息系統(tǒng)界面。

雖然我國在硬件方面已逐步接近美國、日本等科技發(fā)達國家，但以軟件交互為核心的復雜信息系統(tǒng)研究一直處于絕對的落后地位。隨著對復雜信息系統(tǒng)人機交互研究認識的逐步提升，從國家層面上，人機交互先后被列入我國973計劃、863計劃、“十二五”計劃中的重要內(nèi)容之一。近年來，國內(nèi)從事界面設計的學者越來越多，大型企業(yè)也開始設立獨立的界面設計部門。

根據(jù)國內(nèi)外先進戰(zhàn)機顯示界面發(fā)展情況來看，該領域未來的研究主要集中在如下幾個方面：

人性化研究。在現(xiàn)代戰(zhàn)機顯示界面系統(tǒng)的設計中，應最大化地考慮人的認知因素，改善航電界面的認知情況，提高飛行員情境認知能力，開展人性化界面設計是當前我國航電界面發(fā)展的關鍵趨勢。

科學性研究。通過科學的評估測試方法，利用當前的新科技拓展相關實驗研究工作，進行科學的界面設計，提高界面能效和優(yōu)化界面績效，從而確保顯示界面?zhèn)鬟f給飛行員的信息符合人的認知，使人—機—環(huán)境達到最優(yōu)。

簡約化研究。通過信息架構的深度分析研究，簡化和優(yōu)化航電界面，結合信息的分層，有效降低飛行員的認知負荷，幫助其適應高度緊張的戰(zhàn)場環(huán)境。

標準化研究。采用標準化的航電顯示界面，以縮短航電系統(tǒng)的設計研發(fā)周期，縮短飛行員培訓時間，快速形成戰(zhàn)斗力。