在第 1 部分中，我们谈到了我们为什么要解决车载 HMI 问题，以及我们的目标是通过这篇由五部分组成的思想文章来实现的目标。

本节讨论HMI的当前状态以及其中的组织，认知和监管问题。我们认为，为了能够提供创新的新方法和想法，我们首先需要回顾并理解问题。制造业如何应对数字技术的进步？人与汽车之间的互动发生了怎样的变化？这带来了哪些认知困难？最后，监管机构如何应对？

组织和遗留问题

数字技术的增长速度及其采用速度尚未与汽车制造商相提并论。

尽管汽车制造商是设计和制造高功能和情感硬件的专家，但往往忽视汽车硬件和HMI之间的关键交互和机会。

这通常是由于本土的复杂性——漫长的工程和制造周期不断使它们落后于计算进化的曲线（摩尔定律[R1]不适用于大规模制造和材料科学）。

另一个障碍是制造业中孤立的团队结构，其中工程通常与内部UI和交互设计团队隔离。

在与具有这种结构的组织合作时，我们经历了解决问题和机会的狭窄方法。因此，尖端技术没有得到充分利用，认知和人机交互的基础理论没有得到充分应用。

内置触摸屏的三星冰箱

即使团队确实一起工作，分享颠覆性的产品和体验想法也往往为时已晚。在许多电器和车载界面上看到的“在其上贴上触摸屏”现象证明了这一点。

汽车行业也倾向于依靠“高级定制”方法进行汽车设计，将非常高级的概念带入生活，目的是让车展的参与者惊叹不已。为了将概念的一些外观融入实际的量产车辆中，设计师必须“过度”这个想法，以期待它的稀释。

今天，我们将添加数字用户界面。新款S级轿车中的两台大型显示器，每台尺寸为12.3英寸，目前代表了一个基准。梅赛德斯奔驰网站上的设计师采访

这种方法虽然有效，但不适合需要用户与新技术进行高度交互的概念。这是因为为了获得正确的这些体验，您需要在接近真实的情况下开发真实用户的用户体验。 我们认为，需要一种方法，以协作和有效的方式开发概念、用户体验和用户界面创意。我们将在本系列的后面部分详细介绍这一点。

认知和肌肉记忆问题

自20世纪30年代初的莫里斯小号以来，开车的性质一直没有改变。典型的汽车，其特定的驾驶位置、转向和控制方案、仪表，甚至其对内燃机的依赖，在过去的80年里并没有真正采取任何重大的进化步骤。

多年来，这种顽强的一致性帮助了汽车行业——用户只需要学会驾驶一辆车，就可以驾驶任何一辆车。

历代人机界面——1949年至2014年的90秒动图

正在发生重大变化的是将电子设备以及最近的计算机集成到HMI中（例如GPS，远程信息处理，ADAS和信息娱乐系统）。这些元素为交互性带来了新的复杂性，彻底改变了认知模型和期望。

考虑一下 1970 年代梅赛德斯 SL 与当今梅赛德斯 SL 的内饰。

控件的视觉细分（旋钮，滑块和按钮）

在典型的交互设计方式中，我们可以通过查看以下内容来分解过去和现在的HMI分析：

1. 控制：提供车载功能控制的工具或设备（例如音乐播放器上的旋钮）。

2. 可视性：控件在执行操作时提供的操作性质（例如，可以在轴上转动旋钮）。

3.反馈：控制器带来的变化或反应（例如转动旋钮时的音量变化）。

4. 映射：开发控件的“感觉”——理解控件的作用和位置的能力（一个有成就的钢琴家可以通过“感觉”或肌肉记忆盲目演奏乐器）。

5. 可学习性：理解控件随时间推移的行为方式的能力（例如顺时针转动旋钮以增加音量）。

6. 模式：通过切换到新功能来使用和重新利用工具或设备的方式（例如，也可以使用相同的旋钮来控制亮度）。

在过去的汽车内饰中，表盘和旋钮的空间布置允许随着时间的推移开发HMI的心理地图，进而内置到肌肉记忆中。

由于电气复杂性较低，旋钮、开关和滑块等机械元件提供控制和直接机械反馈——一个有形的用户界面。模式要少得多，因为汽车上的元件和控件之间存在直接通信。

可学习性始终是一个因素，但一组稀疏的控件意味着固有的简单性。

有了现代人机界面，情况就完全不同了。汽车内还有更多可控元素，数以百计——导航系统、远程信息处理、行驶控制和信息娱乐系统等等。

如今，有形和图形用户界面（GUI）的混合，GUI作为反馈的主要来源，具有针对不同车载功能和系统的多种模式。

GUI 中的元素可以通过类似鼠标的设备间接控制，也可以通过最近通过触摸操作元素来控制。

这个短片展示了控制旋钮如何间接控制梅赛德斯SL 2013 GUI中的模式和元素。

http://youtu.be/--t4xuywkVI?t=59s

这是你看到的：一个屏幕和一个控制器...

屏幕和控制器 - 实际上它的可学习性如何？

这增加了认知的五倍复杂性：

1. 在模式之间切换：（并学习它们的位置）不允许随着时间的推移建立单一的心理地图。例如，请参阅视频，了解如何在卫星导航和座椅位置控制之间移动。

2. GUI的易于映射或可学习性：控件在哪里，它们的功能是什么？它们能轻松学习吗？

3. 提示：移动圆形旋钮与屏幕上模式之间的移动有何关系？我们能恢复过去汽车中的直接控制吗？

4. 反馈：目前，GUI中依赖于视觉反馈，这可能会非常分散注意力。用听觉和/或触觉反馈来补充视觉反馈可能是答案。（触觉技术是利用触觉的触觉反馈系统。

5.一致性和肌肉记忆：如果一个人更换汽车模型甚至制造商，他们必须从头开始重新学习一些基本的控制。

随着这些多模式HMI的出现，人们现在面临着前所未有的复杂性，以及拥挤驾驶的额外压力。由于人类思维中数据存储和访问的有限性，这在决策中起着巨大的作用。

认知的局限性和“工作记忆模型”

为了理解认知的局限性，我们首先需要研究人们如何通过构建长期和短期记忆以及随着时间的推移而检索来有意识地与世界互动。

Baddeley&Hitch在2000年提出的“工作记忆模型”（1974年首次）描述了“结晶”长期记忆系统，“流动”短期记忆系统和有限容量“情节缓冲区”之间的相互作用。结晶的长期记忆系统包括语言，形状和形式的知识以及肌肉记忆，而流体记忆更倾向于视觉和听觉。

（有关更多信息，请参阅这些相关论文和讲座。

人们可以认为驾驶行为是结晶的，因为它使用长期的肌肉记忆，而围绕驾驶任务消耗的信息 - 谁走在车前？我开车去哪里？我在听什么？— 可以被认为是意识体验的一部分，并且在任何特定时间都处于情节缓冲区中。

情景缓冲区接收视觉、听觉和运动线索的能力有限，因此不允许轻松构建技能或肌肉记忆的人机界面很容易使其负担过重。这反过来又导致驾驶员因认知超负荷而导致决策错误和沮丧。

多年来，人机交互研究已经假设了解决认知过载问题的几种关键方法。其中一种方法是乔治·米勒（George Miller）在1956年提出的分块概念，即个人在他的工作记忆中只能以正确的序列顺序记住或处理七块信息。这实质上意味着分组的项目更容易回忆，因为分组有助于语音和视觉空间记忆。

前任。一个经典的例子 — 分块的电话号码意味着更好的回忆

格式塔的“接近”原则-注意a、b和c中的元素的分组，基于它们彼此之间的关系有多密切。

分块的概念似乎也适用于视觉形式——类似的分组形状或图案也更容易记住。这被称为接近格式塔原则。（这里的研究中提出了这一概念的进一步证据。

我们将在本思想系列的后面部分讨论在实际HMI设计中使用这些方法。

沮丧、困惑和安全问题

车内人机界面的复杂性，再加上人类记忆的局限性，可能会导致驾驶员的认知过载。

因此，最大限度地减少分心和减少驾驶员失误一直是世界各地法律和政策制定者的焦点。正在努力遏制分散注意力的设备（如移动接口）的使用，这反过来也会影响人机界面的设计。

例如，欧洲共同体委员会发布的欧洲车载人机界面原则声明指出：

该系统应设计为支持驾驶员，且不应引起驾驶员或其他道路使用者的潜在危险行为。

系统的设计应确保驾驶员的分配

对系统显示或控制的关注保持与驾驶状况的关注需求相兼容。

系统的设计应避免分散驾驶员的注意力或视觉娱乐。

同样，在美国，国家公路交通安全管理局指南规定：

驾驶员的眼睛通常应该看着前方的道路。

驾驶员在执行次要任务（与驾驶相关和非驾驶相关）时应能够将至少一只手放在方向盘上。

驾驶时执行的任何次要任务引起的分心不应超过与基线参考任务（手动无线电调谐）相关的分心。

驱动程序执行的任何任务都应随时中断。

驾驶员，而不是系统/设备，应该控制任务交互的速度。

显示屏应易于驾驶员查看，呈现的内容应易于辨别。

因此，可以公平地说，我们目前在HMI设计中面临的许多问题都源于空间和汽车行业基础设施的遗产。设计团队的孤立性质意味着，虽然可能会引入新功能，但组织结构可能不允许敏感地合并这些功能。

这导致了可学习性问题，更不用说监管机构提出的挫败感和明显的安全问题。尽管制造商肯定意识到了这些问题，但我们认为，如果采用“一个团队”的协作方法，他们可以与真实用户一起设计、构建和测试想法，从而相应地学习和迭代，其中许多问题可以尽早迅速缓解。

在第3部分中，我们将介绍制造商为解决这些问题而采用的一些方法，以及该领域不断变化的模式。