拿目前日常生活中使用的機器與二十年前相比,我們可以發現人與機器之間的關係已經慢慢產生了改變,但不變的是設計不良的機器帶來的挫折與困擾。到處都充滿了令人摸不著頭緒的警示音,還有機器失效或故障造成的危險,這樣的情況在未來會有什麼變化?在真正有智慧、完全自動化的機器產生之前,還有哪些困難需要解決?這些是現今的研究者、工程師、設計師和一般使用者需要關切的問題。未來的設計將建立在發展智慧型設備:不需人員操作就能自動導航的聰明車、為使用者打點舒適環境的智慧型住宅、能夠安排行程並確認健康狀況的個人化隨身助理,這些產品也許很快就會出現了。我們期待機器不只要聽話,最好還能善解人意,適時提出明智的建議。諾曼博士以認知心理學方面的專業背景,延續他在《設計、日常生活》找出問題的敏銳眼光,認為要達到這樣的目標,並解決研發過程中要面對的難題,必須先深入探討人與機器之間本質上的差異及各自的獨特屬性,時時將人的因素放在設計開發新產品的最前端。除此之外,他也參訪了世界各地先進的實驗室,介紹創新的人機介面設計和智慧型機器的最新進展,最後提出了聰明機器的設計法則,希望能夠幫助打造便利友善的未來生活。
章節試閱
自動駕駛的汽車、自動清潔的房子、
決定如何讓你開心的系統
下一步呢?很明顯的,我們的努力朝向:自動駕駛的汽車;根據衣料和顏色自動決定洗程的洗衣機;整合健康記錄及冰箱資訊,決定你該吃什麼,然後選擇食物,烹調出專屬全餐的廚房設備。娛樂系統會為你選擇你喜歡的音樂,並事前預錄它們認為你喜歡的電視節目和電影,所需費用也會自動從你的銀行帳戶扣除。房子會主動調節室溫、澆灌草地。自動清潔機器人會掃地、吸塵、拖地;割草機會除草。這些很多已經發生了,大部分不久將會發生。
在影響我們每日生活的自動化設備裡,汽車中使用的應該算是最進步的,雖然離完全自動功能仍有一段距離,不過讓我們看一看目前做到了什麼程度。有人估計汽車要完全自動化還需二十到五十年,而不管你何時看到這本書,這個估計恐怕都是一樣的。在一些特定的場合中,汽車已經能夠做到自動駕駛了。
我們應如何進行有意義的自動化,汽車控制某些駕駛過程同時又能讓司機隨時警戒和深悉狀況?方法是用先前描述的航空安全觀念:「讓駕駛保持在圈內(in the loop)。」意即:隨時讓司機瞭解狀況。當司機要換車道時,沒有注意旁邊有車,或是路上有障礙物,或是有部車從十字路口開過來時,我們如何提出警告?
當兩部車在十字路口就要相撞,車子判斷要避免相撞最好加速離開危險區域,但司機認為最好趕快剎車,兩者判斷不同時該怎麼辦?車子是否不顧司機踩剎車,仍然加速前進?司機要換車道時,旁邊有車,車子應否阻擋司機換車道?車子應否不讓司機超速,或比最低速限更慢,以免太接近前面的車子?汽車設計者面臨了比這些更多的問題。在這些場合,反應時間都很倉促,沒有時間提供司機可能的做法或有關資訊。
今日的車子幾乎可以自動行駛,以適應性定速系統為例,它能根據車行速度決定應與前車相隔多遠。再加上車道維持系統和過路費自動付費系統,車子就能自動行駛,費用由司機的銀行帳戶扣除。目前車道維持系統還不是很可靠,而我在第1章也提過一些適應性定速系統的問題。但是這些系統一定會慢慢改良,價錢也逐漸降低,直到有朝一日能在所有車子上安裝。有一天,車子之間能夠互相溝通(已有實驗車),安全性也會大大增加。科技無需完美才能增進安全:很少司機是完美的。
將這些系統都裝置到車子裡,糟了,這是不是訓練司機不需用心注意。他們的車子能自己在公路上行駛幾小時無需與司機互動,司機甚至可以睡覺。這種事已經在飛航方面發生過,自動飛航系統已經好到可以讓飛機駕駛員睡覺。我有一位物理學家朋友在海軍研究中心做事,有一次他在飛機航行海洋上空時在機上進行數小時的實驗。實驗做完時,他打電話到駕駛艙,可是沒人回答,所以他就直接走過去看個究竟,發現正副機師都睡著了。
飛機機師不應在飛行時睡覺,不過,由於自動飛航系統有良好的效能,特別是在不擁擠的航空區、天氣良好而且燃料充足的狀況下,機師睡覺並不危險。但開汽車就不一樣了,研究發現司機的眼睛不注意路面兩秒以上,肇事的機率就大大增加。他們不必睡覺,只需兩秒鐘不看路,或調整收音機就足夠了。
工程心理學家和人因工程師(human factors engineers)經常研究的範疇裡有一個現象稱為過度自動化(overautomation),即:工具好得讓使用者不需太注意。理論上,操作者應該隨時監視自動化機器的運作,當情況不對時,要能隨時介入。可是當自動化機器運作得太好時,操作者就不容易做到這一點。有些製造工廠的機器可以有幾天不需要操作人員參與。結果,他們很難繼續維持注意力。
成群結隊的車子
雁行有序,蜂湧而出,魚貫而入,觀看這些景象真是有趣。隊形整齊,猛然移到這裡,忽而靠到那邊,分散隊伍以避免障礙,迅即在障礙物另一邊快速整合。牠們的動作精確、同步進行、彼此靠近,聽從領隊指揮,即時,但不相撞。
不過,鳥、魚、牛等等動物成群移動的行為,並不依賴領隊的指令,每一隻動物遵從一組非常簡單的行為法則。每一隻動物避免與其他動物和外物互撞,彼此之間又盡量靠近,保持以同樣方向運行。成群動物之間的通訊只限於感覺到的資訊:視覺、聽覺、壓力波動變化(像魚類的側線感應器)和嗅覺(像螞蟻)。
人工系統可以運用的資訊更多。設想,有一組使用無線通訊設備連繫的車群在高速公路上行駛。啊哈!這些車子也能像蜜蜂一樣成群前進。生物的自然成群行為是一種反射行為,成員之間對彼此的行為做出反應。然而人為的成群,像車群,因為車子之間能夠做出預測,是因為它們互通預定計劃,因此甚至在事情發生之前,就能做出反應。
想像有一群汽車彼此間都能隨時互通訊息。它們能夠在公路上高速且安全行駛,之間也無需保持很長的距離,也許一英尺或一公尺就夠了。如果前導的車輛要慢下來或停下來,只需事前通知其他的車子,然後在毫秒之內,所有的車子都會同時慢下來或停下來。反之,由人駕駛的車群,車子彼此之間必須保有相當的安全距離,以便給司機足夠的時間反應,決定該怎麼做;而互相連線的完全自動化車隊只需要幾毫秒的時間就能做出反應(譯註:一秒等於一千毫秒)。
如果車子能成群行駛,我們就無需交通號誌、停止標誌。在兩條道路交接之處,車群根據交通法規,不與交會的車子相撞。每部車子會調整其速度和位置,然後巧妙的在十字路互相交錯行駛而不互撞。
那麼行人呢?理論上,避免車子互撞的規則也能用於避免撞上行人。行人只要直接走過街道,同時附近的車子會自動加速、減速、轉彎,以避免撞上行人。這聽起來是個可怕的經驗,至少從行人的角度來看。然而,理論上這是可行的。
如果有一部車子要離群,或是與其他車子的目的地不同,那該怎麼辦?這樣車主必須告訴車子他的意願,然後車子必須與其他車子溝通。或是車主用方向燈表示他的意願,然後車子要與附近的車子協調。要換到右邊的車道時,右車道前面一點的車子需要加速,後面的車子需要減速,以便騰出足夠的空間讓車子能安全轉換到右邊的車道。輕踩剎車就能示意車子要慢下來,或停下來,且附近的車子也會讓開來。
不同車群之間也能互相溝通,交換信息。是故,往一個方向的車群可以告訴反向車群他們將面臨的路況,像是塞車等等。另一方面,如果一個路段的車流密集到一定程度,車群的前導車會把有關的交通狀況傳達給後面的車子;告知它們有車禍、塞車或其他相關的交通狀況。
上述車群概念仍然還在實驗階段,要制定上述車群行為於真實的車子,仍有挑戰需要克服。挑戰之一是:在並非所有車輛都裝上無線通訊設備之前,應瞭解如何處理狀況。另一個挑戰是:路上的車子各式各樣,有的是全自動控制具備了無線通訊設備,有的設備是老舊的,有的根本沒有設備。車子是否要有能力辨認出哪些車的能力最有限,然後所有的車子都配合這些裝備最弱的車子?這些問題都還沒有答案。
此外還有更多的問題:設想有一輛反社會行為的車子進入車群,如果它想開得比車群速度快,只需加速穿越車群,自信其他的車子會讓路即可。如果只是一、兩輛車子有這種行為應該可行,可是如果其他的車子也跟著這樣做的話,便會造成災難。
再說,並非所有的車子都具有相同的能力。當有些車子還是人為控制時,我們得考慮每個人開車的技術和注意程度、頭腦是否清楚、是否分心等整體狀況。而且,卡車比轎車反應慢,需要較長的車間距離。不同的車子有不同的加速、減速和轉彎的性能。
雖然車群的觀念有這麼多的缺點,但仍有其好處。因為成群的車子之間的車距短,在一條公路上就可以容納更多的車子。再說,一般而言,公路上車子愈多,車速會因而降低。成群的車子要到達高一點的密度時,才會有這個問題。另外,緊靠行駛的車子,空氣的阻力比較小(這也是自行車比賽時運動員擠在一起的原因)。儘管有這些優點,成群的車子仍有待時日。
上面敘述的是一群車子在公路上行駛。如果是列隊的車子,情況又不一樣。一排車子是一群車子的簡化,以單一向度運作,後面的車只需正確模仿前車的動作、車速。如果車子排成一字隊行,完全同步,則只有最前面一輛車需要司機,其他的就緊接在後。之前提到一些車群的好處也可應用於此:例如,交通流量可以增加與風阻會減少。這個觀念已經在公路上實驗過,證實交通流量會大大增加。就像車群觀念的缺點一樣,如果有車進出車隊,車隊含有不同類別的車子時,或是有的車子沒有安裝自動無線通訊系統時,車隊方式也照樣會面臨到困難。
車群和車隊的構想,只是現代汽車交通自動化的構想的一小部分例子。事實上,車隊的構想在車子已備有某種類型的適應性定速系統的情況下,很容易就可以做到。當一部車子插入前方時,定速系統會適當調變時速,以保持安全距離。交通擁擠慢速時,車與車之間的距離會自動調近,車速高時,車距會調高,在完全自動化系統中,車距可以縮小,甚至車速增加也無需增加更多的車距。只要系統中不需要人工的控制,車流就會很順暢,當然這要靠系統作用良好,沒有突發事件發生。
車隊的順利運作,必須依賴完全自動化的剎車、方向盤和速度控制系統。而且,系統還需要具有高度可靠性,最好是一個可靠性絕對沒有問題的系統。就像車群的構想一樣,車隊的構想仍難在今日的交通狀況下實施,因為有很多車子尚未符合車隊的必要條件。我們應該如何將自動化和非自動化汽車分離?駕駛如何進入或離開一個車隊?萬一發生什麼意外時該怎麼辦?
車群的構想在實驗室中運作良好,可是難以想像用於公路上,車隊的構想則可行性比較高。我可以想像公路上有特定專供車隊使用的車道。進入專用車道之前,車子要先經過檢查,確定無線通訊系統和其他的控制系統都正常運作。車隊的方法可以增加交通流量、減少塞車、節省燃料。這似乎是一個好的構想,當然啦,困難在於如何使車子安全進入和離開車隊,和如何執行必要設備的裝設。
自動駕駛的汽車、自動清潔的房子、決定如何讓你開心的系統下一步呢?很明顯的,我們的努力朝向:自動駕駛的汽車;根據衣料和顏色自動決定洗程的洗衣機;整合健康記錄及冰箱資訊,決定你該吃什麼,然後選擇食物,烹調出專屬全餐的廚房設備。娛樂系統會為你選擇你喜歡的音樂,並事前預錄它們認為你喜歡的電視節目和電影,所需費用也會自動從你的銀行帳戶扣除。房子會主動調節室溫、澆灌草地。自動清潔機器人會掃地、吸塵、拖地;割草機會除草。這些很多已經發生了,大部分不久將會發生。在影響我們每日生活的自動化設備裡,汽車中使用的應該...
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