東南大學薛澄岐教授是國內復雜信息系統數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。領導的團隊是國內首個以腦電技術為手段開展復雜信息系統人機交互數字界面專業化設計研究團隊，所完成的數十項的設計與研究項目，推進了工業設計學科的發展，加快了該學科在工業領域的應用。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數字界面人機交互設計項目研究的具體內容以及未來該方面內容的發展方向。

《中國航空報社》：由您承擔的“復雜系統數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容，具體談談項目的“技術實現過程”。

薛澄岐：隨著計算機技術和控制技術的快速發展，復雜化的信息操控系統也進入了信息化時代。在很多復雜信息系統中已經逐步取代傳統的顯控界面，被廣泛應用到戰機船舶駕駛操縱、核電廠控制、戰場指揮、汽車駕控等各種復雜的人機交互系統和環境之中。復雜信息系統的計算機數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，復雜信息系統人機交互數字界面就是系統的大腦，系統的各方面信息都匯集于此，復雜信息系統人機交互數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。復雜信息系統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，現代戰爭作戰效能的發揮建立在能量流（動力系統）、信息流（信息系統）和物質流（武器裝備）的有機結合之上。信息化條件下，戰場情況變化急劇，戰機稍縱即逝，軍事人員要及時關注戰場態勢并作出決策，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字界面信息系統。

“復雜系統數字界面人機交互與設計”是對復雜系統數字界面的可用性和信息使用績效進行研究，是基于對數字界面進行元素解構并分析數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，實現對復雜系統數字界面的設計、評估和開發。

東南大學工業設計系圍繞“復雜系統數字界面人機交互與設計”方向持續研究，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——“面向信息化作戰環境的戰機航電系統人機交互界面設計研究”，并開展了戰機航電系統人機交互界面的信息組織和顯控方式研究、布局與形態研究、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。在戰機航電系統人機交互界面眼動、腦電的生理測評方法這一國際前沿研究上，首創了航電界面眼動實驗的方法、操作和分析的規范體系，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機制。整個項目研究達到了國際先進國內領先水平。

隨后，基于“面向信息化作戰環境的戰斗機航電系統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的發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？是否已經有實際生產、應用的案例？

薛澄岐：研究針對戰機航電系統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，幫助飛行員執行作戰任務，提高戰機作戰能力；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據集成，保證飛行員正確地理解界面信息，保障飛行任務完成；五是建立戰機航電系統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，進一步優化了航電界面生理測試評估體系。

目前，我國在航電系統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、監控和評估界面設計工作，由此將技術上的進步轉化為應用，使飛行員能夠靈活地應對現代戰爭局勢的多變性；自主研發適用于我國先進戰機的顯示界面，從而推動新時代國情下的中國軍事科技發展。

現有研究已經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數字界面的設計中，領域拓展到海上和陸上復雜指揮信息系統的數字界面人機交互設計。

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

薛澄岐：近年來，隨著科技的不斷發展，世界各國都將目光轉向了復雜信息系統界面設計的開發與研究。復雜信息系統的研究主要可分為兩個方面，普通民用復雜信息系統研究領域和特殊軍用復雜信息系統研究領域。普通民用復雜信息系統主要有汽車、船舶、民用飛機、核電控制等操控系統；特殊軍用復雜信息系統主要有航天飛行器、艦艇、戰斗機以及現代化戰場指揮等監控指揮系統。以美國為首的西方國家，在復雜信息系統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，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展的重要內容之一，而且專門增加了與軟件技術并列的人機系統界面這項內容。日本也提出了FPIEND21計劃（FuturePersonalizedInformationEnvironmentDevelopment），其目標就是要開發21世紀的計算機信息系統界面。

雖然我國在硬件方面已逐步接近美國、日本等科技發達國家，但以軟件交互為核心的復雜信息系統研究一直處于絕對的落后地位。隨著對復雜信息系統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”計劃中的重要內容之一。近年來，國內從事界面設計的學者越來越多，大型企業也開始設立獨立的界面設計部門。

根據國內外先進戰機顯示界面發展情況來看，該領域未來的研究主要集中在如下幾個方面：

人性化研究。在現代戰機顯示界面系統的設計中，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，提高界面能效和優化界面績效，從而確保顯示界面傳遞給飛行員的信息符合人的認知，使人—機—環境達到最優。

簡約化研究。通過信息架構的深度分析研究，簡化和優化航電界面，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場環境。

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