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01
写在前面
未来的汽车可能会配备一套与我们现在习惯的非常不同的控制装置。现在机械旋钮和开关正在被触摸屏取代，而这仅仅是刚开始。
驾驶员可以通过多种其他可能的方式与车辆进行交互，随着技术的发展，人机界面（HMI）的成本会大大降低，越来越多的方式也将变为可能。然而，新技术也带来了新问题。这些交互的工作方式没有一个统一的标准，操作一辆不熟悉的汽车可能会变得更加困难。
“可选择的交互选项包括触摸、语音和手势，” Cadence解决方案营销高级集团总监 Frank Schirrmeister 说。这还包括面部识别、眼球跟踪，甚至可能是大脑活动。
未来会出现更多不同风格的互动与可能，但是胜出的永远是最有效和最实惠的。
02
不同的交互模式
我们中的许多人都习惯于机械控制。虽然在多年前，无线电就使得我们从纯机械控制切换到了电子控制，但是其基本操作仍保持不变——依旧是按钮和转盘，只是以电动方式而非机械方式工作罢了。
最近，许多高端车辆用控制屏一统了中控台上许多的电子功能，如收音机、电话操作、导航等，都通过控制屏的界面来进行控制。因此，即使再出现早期汽车中没有的新功能，“触摸”也已经取代了传统控制。
语音控制允许通过声音发出命令，电子设备解释和执行这些命令。手势识别允许使用手势信号，并使用一组不同的电子设备来解释和执行驾驶员的指令。
图 1：一个孩子在玩一个简单的非汽车手势识别系统。
还有一些可以用于更专业的模式当中：
- 面部识别可以识别驾驶员并对车辆进行任何必要的调整以适应驾驶员的偏好。它也可以用于安全目的。
- 一些摄像头可能会监控驾驶员的眼球运动以检测睡意。Schirrmeister说：“现在有一种技术可以让你在开车时意识到你的眼睛正在闭上，正在犯瞌睡。”
- Flex Logix的 CEO Geoff Tate指出，除了监控司机，技术还将用于观察其他行为：“Vision AI 将用于检测所有乘员是否系好安全带，或座椅是否空置。若座椅为空置，则遇到危险时则不需要展开安全气囊。”
- 汽车可以与可穿戴设备进行通信。“我们将越来越多地利用一系列移动可穿戴设备来确定驾驶员统计数据和乘客健康状况，或者在事故中评估人们的创伤程度。”建筑和产品副总裁 Dan Cermak在 Ambiq 进行规划时谈到。
- 我们可能会在解锁车辆方面获得一些帮助。Cermak 继续表示：“我们看到了对用于确定接近度的密钥卡、用于解锁汽车的生物识别技术以及其他高级功能的需求。”
- 正在研究的最先进的模式是“读心”的能力——用思想来控制车辆。
图2：雷克萨斯上的驾驶员监控系统。
03
每种技术都有其挑战
远离机械控制部分是由重量问题驱动的。“由于机械按钮和电线的减少，按钮越少，重量就越少，”UltraSense联合创始人兼首席商务官Daniel Goehl表示。这种重量减小了单次电池充电时的续航时间。更新、更轻的技术将提供更好的节能效果。
尽管如此，随着技术的进步，控制车辆变得越来越困难。旧的表盘和旋钮在大多数情况下是直观和明显的。它们可能位于不同汽车的不同位置中，即使是在不熟悉的车辆中，环顾四周的几秒钟内，人们也可以快速识别出来他们需要的按钮。
即使在电子产品成为主导之前，这就是很困难的事情了。从按钮时代末期开始，一些汽车将所有控件放在一排相同的按钮中，仅通过难以理解的符号来区分。驾驶员不仅要花费大量时间浏览才能找到正确的按钮，而且可能无法识别所有符号，这在驾驶时会严重分心。而且它只会变得越来越复杂。
“当你展望未来的汽车时，你可以想象，驾驶座上不一定非得有人，”Xilinx汽车业务高级总监Willard Tu说，“未来这辆车上可能没有方向盘。这将会在带来更多的创新，最终将车变成一个娱乐中心，因为坐在那里，你会想要娱乐自己，因为你只是在被车辆运送而已。但要使这成为现实，一些东西需要更加直观。目前，大部分资金都花在了外部传感上，以帮助汽车自动驾驶，但下一个创新将是车内控制，是弄清楚如何与消费者互动。
触摸就是这样一个领域，随着它从按下按钮转向使用触摸屏开始，它已经在发展之中了。这些屏幕倾向于模仿软件，因为它们的结构具有一系列用于不同功能的菜单和页面。这可能会进一步发展到所谓的“智能屏幕”。“触摸屏现在正在带到有按钮控制的中控台和中央方向盘面板上，”Goehl指出。
传统的触摸屏使用电容式传感。这限制了可以使用的材料，以及与曲线表面的集成程度。“电容式的问题在于它只能与薄塑料一起使用作为表面材料，”Goehl说。“如果你把手放在错误的地方会可能导致误触，或者你不小心洒落液体时也有可能产生误触。”
人们正在开发新技术来解决这个问题，包括超声波，以及检测表面接触力的能力。“超声波几乎可以穿透任何材料和任何材料厚度，”Goehl补充道。“Z-Force可以检测表面材料的挠度。”
语音和手势也有可能消除一些触摸屏挑战以换取其他挑战。例如，每个都带有单词或手势的词汇表。这些词汇必须都记住才能起作用。不同的汽车将使用用不同的词汇构建的不同技术。
手机上的语音识别已经改进。但是，当今许多高级语音识别都使用云来协助计算密集型方面。目前尚不清楚这项技术是否适用于移动车辆，其中某些功能需要低延迟。
特别是，具有“始终在线”的语音识别尚未被批准在汽车中本机实现。“随着近年来智能音箱的迅速普及，越来越多的语音应用与Alexa等设备完全衔接，以实现家庭和车辆之间的无缝过渡，”Cermak说。“但是，仍然需要一个按钮来启动语音命令应用程序。”
目前，想要始终在线语音的驾驶员必须依赖售后市场设备。“还有一些设备，如使用手机底座将手机粘到汽车上，可以提供额外的所需功能，包括始终在线的语音命令，导航和Alexa相关服务，”Cermak说。
但是，在处理命令之前，设备必须正确接收该命令。汽车是一个充满敌意、嘈杂的环境。“车内有发动机噪音，驾驶舱里有噪音，人们说话、播放音乐……这使得汽车识别语音命令几乎是不可能的，”Cadence Tensilica音频/语音IP产品营销组的总监Yipeng Liu说。
语音识别系统必须过滤掉道路噪音，发动机噪音，驾驶室风扇噪音，收音机，后座上尖叫的孩子等。因此，音频开发人员正在努力改善汽车语音体验。“亚马逊Echo有多个麦克风，你可以把它们贴在仪表板上，”Liu说。“它有多个麦克风，可以帮助你拾取信号，更好地消除噪音，更好地形成波束，这有助于你更好地与Alexa沟通。”
在某些情况下，手势可能是与控件交互的更简单方法。“语音识别并非在所有情况下都能帮助你，”Maxim Integrated汽车业务部执行业务经理Szukang Hsien说。“如果你的宝宝或你的乘客正在睡觉，那么突然有人说话是非常尴尬的。
虽然语音将麦克风是接收信号的标准方式，但手势的处理方式更加多样化。“他们中的一些人正在采用飞行时间，其中一些人正在采用超声波，其中一些是基于红外线，这些不同的方法成本差异很大，”Hsien说。Hsien认为，由于飞行时间相机的复杂性，成本可能是红外解决方案的10倍。
手势还有其他好处，特别是在出租车中。“在疫情下，你不会想触摸车内的所有东西，所以你将使用手势或增强现实来接管，”Xilinx的Tu说，“这也将向消费者乘客提供更多的内容。他想看电影吗？他想听到这个消息吗？当他开车四处走动时，他想知道一些促销优惠吗？所有这些东西都可以通过增强现实来解锁。它还可以通过更多的传感器解锁。在车内，你可能将拥有几种类型的摄像头、一台常规的RGB相机、一台红外飞行时间相机，或者可能拥有一个短程成像雷达。”
但是这些系统将不得不做一些解释，因为没有一种自然的方法来表示命令。它依赖于文化背景，并且很有可能随着人的年龄而改变。使用旧录音机长大的人会将旋转视为一种自然的手——顺时针表示“向上”，逆时针表示“向下”。使用较新的线性滑块录音机长大的人可能会觉得方向手势更合适。例如，向着声音变大的一侧线性滑动或者直接向右滑动——这是许多电子小部件的工作方式。
因此，正如语音控制的用户必须学习其系统的命令一样，手势控制的用户也需要了解系统理解哪些手势。我们没有办法依靠“直观”，因为没有一种方法对所有人都是直观的。此外，并非所有手势都同样容易识别。例如，Maxim表示，其IR方法可以比其他方法更好地识别旋转。如果旋转确实是系统的首选手势，而其他手势处于缺失状态，这可能不是因为客户偏好没有计算好，相反，这可能是由于技术限制。
04
接收效果各不相同，但必须仔细考虑
触摸往往非常直观，因为我们习惯于用手驱动控件。“如果你触摸某些东西，触觉控制反馈要好得多，”Arteris IP的研究员兼首席架构师Michael Frank说。“你感觉到那咔哒一声，你就知道你打开了它。”
但是触摸屏控件可能很难使用。在开车时，必须浏览页面才能找到所需的功能。出于安全原因，当某些功能在变得不可用时，即使乘客试图使用它，也会变得令人沮丧。
“我一直为自己能够弄清楚事情而感到自豪，”Liu说。“但是我花了30分钟才知道如何调整好这台收音机。我忘了我按了多少个按钮。汽车在移动。它不允许我使用触摸屏。经过多次按下和旋转按钮，它让我进入了一个仍然不直观的手册。我花了大概五个阶段来尝试切换我的无线电频道。所以我不觉得这更安全。”
可靠地触摸所需位置也很困难——特别是当道路不完全平坦时。一个不合时宜的颠簸可能导致你你碰错东西，现在你面临着弄清楚你做错了什么的问题，并试图返回并且重新去做你最初想做的事情，并且在开车时完成。“我们从一位客户那里听说，长显示屏目前是仪表板内的趋势，但是驾驶员很难触摸长显示屏，”Hsien说。
对于语音，语言可能是一个问题。如今，汽车的语音处理能力更加有限，因此口音通常不像“纯”语音那样容易识别。“我表述的方式不被汽车理解，同时还会有很多噪音，它不适合我，”Schirrmeister说，“Siri不理解我，我觉着我有被冒犯到。”
该系统还可能需要根据个人的声音进行训练。“我已经为我的汽车完成了语音识别的培训，”Arteris IP的Frank说，“训练它可能需要15分钟。这并不容易。”
此外，语音控制可能需要非常具体的语法。“我的车有一个导航系统，应该有语音控制，但我尝试了两次，我放弃了，”Liu说。“你必须按照一定的顺序说出这些话。否则，它将无法识别你所说的内容。即使你按照要求的顺序说出来，它仍然可能认不出你。”
对于前瞻性功能，重要的是要看看今天的年轻人想要如何互动。福特预测，到2022年，90%的新车将具有车载语音识别功能，75%的汽车将提供基于云的版本。但《研究世界》的一项研究发现，在剔除那些没有偏好的人之后，75%的11至14岁的人更喜欢声音，但15至18岁的人中只有44%的人更喜欢声音。
J.D. Power还对驾驶员接受高级交互功能进行了研究。在结果中，手势识别跌至谷底。但这个数据点可能很难解释。例如，16%的用户尝试了手势，然后放弃了手势。这是因为他们不喜欢手势作为一种模式吗？还是因为他们的系统实施得很差？
答案可能在于另一个数字。大约61%的人表示他们使用手势的时间不到一半。而且，总的来说，主要问题是它的工作方式不一致或不准确。如果他们工作得更好，很可能更多的人会使用手势。
高级驾驶员辅助系统（ADAS）是汽车和驾驶员交互的另一种方式，有些人发现这些通知很烦人。感觉就像他们在微观管理司机，检查和猜测每一个细节，将司机的注意力从驾驶转移到不严重的“警报”上。“当我试图转弯时，因为我过线了，它就会一直发出警报，这很烦。”Frank说。
在其他情况下，这个想法很好，但系统不够智能。“我站在红绿灯和行人通道前时，”Frank说，“传感器会一直'bing，bing，bing'地叫，因为车上的软件无法知道我的脚已经踩在刹车上了，我不会跑过我前面的行人的。”
手机也可以作为直接连接到汽车的替身。Schirrmeister在他的保险公司的手机上发现了驾驶应用程序的挑战——这可能会对司机支付的保险费用产生真正的影响。“它不知道我现在是我朋友的保时捷的乘客，他经常以90英里/小时的速度行驶。第二天我真的看了它，因为它给了我一个警报。上面写着，'Frank，你一直是个坏孩子。’”
还有人担心ADAS可能会对驾驶员做GPS已经做过的事情。许多仅仅依靠GPS的人已经完全失去了对自己所在位置的感觉。他们不再沿着一条路线的自然地标前进。相反，他们盲目地跟随GPS。“在地图中长大的人对我们环境的拓扑结构有了更好的理解，”Frank 说。
ADAS也会发生这种情况吗？随着系统监视每个细节，驾驶员不再担心这些细节，因为他们认为如果出现问题了，系统会提醒他们的。“如果你习惯于驾驶不完全自动化的汽车，或者智能系统在帮助你完成你应该已经熟知的每一件小事，每当系统出现问题亮出红灯时，你就会被红灯分散注意力，”Frank指出。“我在仪表板上看到一个红灯，我做的第一件事就是将注意力从路上转移到这件事上。
所有这些问题都导致一些人放弃。“糟糕的早期实施可能会玷污整个技术，”他指出，“几年后，当系统成熟时，用户可能不愿意使用它们，因为过去的体验并不是很好，即使那些过去的问题已经得到解决。”
最后，最有未来感的模式——大脑阅读——被年轻人选为他们希望控制汽车的方式。“他们基本上说，'我真的不想做任何事情，我只想考虑一下。我希望它发生，'“Schirrmeister说。
05
谁来负责？
这里的一个根本问题是，驾驶员越来越需要接受培训才能使用他们的系统。我们将如何学习车辆接受的命令或手势？我们是否期望驾驶员在使用汽车之前学习手册或通过测试？
然后是知道如何操作不熟悉的车辆的问题。车辆之间一直存在差异，但是在租车时，你可以坐在里面，快速浏览以查看变速杆，加热器和收音机的位置，几秒钟后，你就可以出发了。
如果你必须学习手册才能知道租车的工作原理，与你的私家车相比，这种情况会发生吗？安全是否会受到驾驶员分心的威胁，因为他们试图弄清楚如何做一些简单的事情，比如调高热量？
“我两次拒绝在法兰克福机场驾驶一辆漂亮的大型梅赛德斯汽车，并一直在用我的中级奥迪，因为我在家驾驶奥迪，”Frank说，“如果我想从法兰克福到一些我从未去过的城市，我该如何设置导航系统？如何找到地图？其中一些用户界面非常复杂。”
这就提出了一个问题，即是否需要一组标准的命令或手势。“通过跨车辆标准化的技术赚到足够的钱在商业上可行吗？”Schirrmeister问道。“我们还没有太多可更换的车辆。”
如果语音控制发展到理解自然语言的程度，那么可能不再需要学习语音命令。但今天的自然语言处理通常需要连接到云。“当你在车里时，你可能没有网络连接，”刘说。“让自然语言处理在本地工作仍然是一个挑战。”
然而，如果手势仍然是一种模式，那么人们似乎不太可能跳上汽车并知道它是如何工作的。手势没有办法等效于自然语言。
从另一个角度来说，技术不完全是坏的——技术设定了规则，这取决于人类想要怎么来学习它们。“今天是机器控制着人类能做什么，”Liu说，“因此，如果你展望未来，未来是机器学习人类行为。”
你可以想象坐在一辆新车里，只需要花几秒钟，车子问你想用哪个手势来实现各种重要功能。然后，汽车来适应人类。
06
结论
如果这些系统的目标是让人们保持对道路的注意以及让手保持在方向盘上，那么在现实情况下对真实驾驶员进行广泛的测试会有助于消除一些令人困惑的做事方式。挑战在于，如果有一辆真正的汽车在真正的赛道上行驶，那么说明这已经进行了大量投资。重做一个界面是非常具有挑战性的。培训司机则要容易得多。
逼真的模拟可以证明什么对用户有用，什么对用户不起作用。没有一个答案对每个人都有效。但是，如果大量用户放弃了这些系统，那么这笔投资就白费了。提供适合个人偏好和不同场景的交互替代方案（均经过充分验证，灵活性和准确性均不断改进）将是为用户提供良好体验并让他们回来获得更多体验的最佳方式。从事音频和视频技术的工程师正在帮助改进底层技术。但是，这将取决于那些计划接口的人将这些技术能发挥到的最佳利用状态。
ABOUT US
参考文章：
作者：
Bryon Moyer
译者：糖醋排菇
为尊重版权和译者
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