自動(dòng)駕駛中常提的HMI是個(gè)啥？

在自動(dòng)駕駛汽車領(lǐng)域，HMI（Human–Machine Interface，人機(jī)交互界面）正成為很多車企相互競(jìng)爭(zhēng)的一大領(lǐng)域。之所以如此，是因?yàn)樵谲囕v從“人控”過(guò)渡到“機(jī)控”的過(guò)程中，人機(jī)交互界面擔(dān)負(fù)著承上啟下、溝通信息與建立信任的重任。此外，這一領(lǐng)域也是可以給駕駛員和乘客帶來(lái)最直觀感知的一項(xiàng)技術(shù)，因此對(duì)于很多車企來(lái)說(shuō)，這也是最值得深度研究的一部分。那HMI到底是個(gè)啥？在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮哪些內(nèi)容呢？

HMI指的是人與機(jī)器之間進(jìn)行信息交換、指令控制與反饋調(diào)整的界面與機(jī)制。對(duì)于普通家電而言，HMI或許只是一個(gè)旋鈕或按鍵；而在現(xiàn)代智能手機(jī)中，HMI已經(jīng)發(fā)展為觸摸屏、語(yǔ)音助手、手勢(shì)識(shí)別等多模態(tài)交互方式。在汽車領(lǐng)域，傳統(tǒng)意義上的人機(jī)交互大多是針對(duì)駕駛員的儀表盤、方向盤按鍵、中央觸控屏等硬件設(shè)備，以及語(yǔ)音導(dǎo)航、電話接聽(tīng)等軟件功能。但當(dāng)車輛開(kāi)始向L2、L3、L4甚至L5級(jí)別的自動(dòng)駕駛邁進(jìn)，人機(jī)交互的側(cè)重點(diǎn)就不僅僅是“駕駛員如何駕駛”，而是“車輛如何告知乘客當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)”“乘客如何在必要時(shí)介入”“自動(dòng)駕駛系統(tǒng)如何獲取乘客意圖”以及“如何在極端情況下進(jìn)行安全切換”等全新內(nèi)容。

對(duì)于自動(dòng)駕駛汽車中的HMI設(shè)計(jì)，需要兼顧信息的透明度和決策的高效性。在傳統(tǒng)駕駛模式下，駕駛員通過(guò)儀表盤內(nèi)的車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、油量表等標(biāo)準(zhǔn)化信息判斷車輛狀態(tài)；而當(dāng)汽車進(jìn)入自動(dòng)模式后，HMI要實(shí)時(shí)向乘客展示諸如“當(dāng)前正以45公里/小時(shí)在車道內(nèi)行駛”“前方200米處有慢車”“正在準(zhǔn)備變道”等更為豐富的感知與決策信息。這些信息應(yīng)當(dāng)以乘客易于理解的方式展現(xiàn)：既不能過(guò)度冗雜，否則會(huì)讓人眼花繚亂；也不能過(guò)度簡(jiǎn)化，否則乘客就會(huì)對(duì)車輛的能力與局限失去信心。通過(guò)簡(jiǎn)潔的圖標(biāo)、動(dòng)態(tài)化的動(dòng)畫以及配套的語(yǔ)音提示，應(yīng)該可以讓駕駛員在第一時(shí)間知曉車輛為什么要變道、是否存在風(fēng)險(xiǎn)、并提前做好心理準(zhǔn)備。

自動(dòng)駕駛HMI設(shè)計(jì)還要具備雙向交互的能力。一方面，系統(tǒng)需要將環(huán)境感知、路徑規(guī)劃、控制執(zhí)行等內(nèi)部運(yùn)行狀態(tài)及時(shí)反饋給乘客；另一方面，乘客也要在必要時(shí)向系統(tǒng)發(fā)出控制請(qǐng)求、目的地調(diào)整或應(yīng)急介入指令。這就要求HMI平臺(tái)能夠整合多種傳感器數(shù)據(jù)（攝像頭、雷達(dá)、超聲波傳感器等）與高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）輸出，將復(fù)雜的數(shù)據(jù)流經(jīng)過(guò)信息融合、語(yǔ)義解析后，以可視、可聽(tīng)、可觸的方式呈現(xiàn)。同時(shí)，它還需支持觸控、語(yǔ)音、手勢(shì)、甚至眼動(dòng)追蹤等多模態(tài)輸入，讓乘客能夠在最直觀、最自然的方式下與車輛互動(dòng)。如當(dāng)乘客想要車輛立即停車時(shí)，僅需通過(guò)觸摸座椅側(cè)面的緊急按鈕，或發(fā)出口令“請(qǐng)立即停車”，系統(tǒng)即可快速響應(yīng)并執(zhí)行安全停車程序。

自動(dòng)駕駛HMI在安全性和容錯(cuò)性上也會(huì)提出更高的要求。與傳統(tǒng)車輛中駕駛員始終保持對(duì)道路的全面掌控不同，自動(dòng)駕駛模式下，乘客往往會(huì)放松對(duì)道路的關(guān)注，將更多注意力轉(zhuǎn)向娛樂(lè)、辦公或休息。此時(shí)，一旦出現(xiàn)如感知系統(tǒng)受到強(qiáng)光干擾、道路突現(xiàn)障礙物、系統(tǒng)異常等突發(fā)狀況，乘客需要在極短時(shí)間內(nèi)“收回注意力”，并配合完成手動(dòng)接管。如何設(shè)計(jì)一套既能及時(shí)、清晰地提醒乘客，又不會(huì)引發(fā)恐慌或干擾的預(yù)警機(jī)制，成為HMI設(shè)計(jì)時(shí)的核心訴求?？梢酝ㄟ^(guò)漸進(jìn)式的警示音、儀表屏的紅色閃爍邊框以及同時(shí)投射到前風(fēng)擋的抬頭顯示（HUD）信息，乘客能夠在不到一秒的時(shí)間內(nèi)被喚回對(duì)車輛控制的關(guān)注。同時(shí)，HMI還可以監(jiān)測(cè)乘客的態(tài)度與行為——包括通過(guò)面部識(shí)別或生物傳感器感知乘客的注意力分散程度、心率變化等，以判斷是否應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步加大提醒力度，甚至采取自動(dòng)降速或安全靠邊停車的應(yīng)急措施。

自動(dòng)駕駛HMI設(shè)計(jì)或許還要兼顧不同乘客群體的個(gè)性化需求。從“具備一定駕駛經(jīng)驗(yàn)的男性私家車主”到“幾乎不懂車的女性乘客”，再到“老年人”、“殘障人士”等特殊群體，每個(gè)人在接受信息、執(zhí)行操作、理解交互方式上都有極大的差異。HMI設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)具備用戶畫像管理功能，可根據(jù)歷史使用數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)偏好設(shè)置，為不同乘客提供定制化的界面風(fēng)格與交互邏輯。對(duì)于有駕駛經(jīng)驗(yàn)的乘客，HMI可在HUD或中控屏中提供更詳細(xì)的車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)；而對(duì)于新手或?qū)夹g(shù)不敏感的乘客，則采用更直觀的“文字+圖像+語(yǔ)音”多模態(tài)表達(dá)；對(duì)于視力不佳的老年人，則在語(yǔ)音播報(bào)、按鈕觸感設(shè)計(jì)、色彩對(duì)比度上進(jìn)行優(yōu)化。

在自動(dòng)駕駛商業(yè)化落地的過(guò)程中，HMI的易用性將直接影響用戶的接受度和信任度。無(wú)論技術(shù)多么先進(jìn)，如果乘客無(wú)法在第一時(shí)間搞懂界面指示、無(wú)法順暢地下達(dá)指令，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)就難以獲得足夠的市場(chǎng)信任。開(kāi)發(fā)者需要對(duì)HMI系統(tǒng)進(jìn)行大量的可用性測(cè)試，評(píng)估不同提示時(shí)機(jī)、表達(dá)方式、交互步驟對(duì)用戶反應(yīng)時(shí)間、錯(cuò)誤率以及主觀滿意度的影響，進(jìn)而不斷迭代優(yōu)化。隨著深度學(xué)習(xí)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，HMI將借助用戶行為分析，實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的“自適應(yīng)交互”，不僅在不同駕駛場(chǎng)景中自動(dòng)調(diào)整信息展現(xiàn)方式，還能根據(jù)乘客的情緒和生理狀態(tài)動(dòng)態(tài)優(yōu)化交互流程。

自動(dòng)駕駛HMI的技術(shù)實(shí)現(xiàn)離不開(kāi)軟件架構(gòu)和硬件平臺(tái)的深度協(xié)同。軟件方面，需要構(gòu)建高度模塊化的HMI中間件，將感知層、決策層、控制層以及用戶界面層緊密連接，并確保信息傳遞的實(shí)時(shí)性與穩(wěn)定性；硬件方面，則需選用高分辨率低延遲的顯示屏、靈敏可靠的觸摸與按鍵組件、支持遠(yuǎn)場(chǎng)語(yǔ)音識(shí)別的麥克風(fēng)陣列以及具備AR渲染能力的抬頭顯示器等。此外，為了保證在各種極端環(huán)境下的可靠性，HMI系統(tǒng)還要具備嚴(yán)苛的電磁兼容、溫度適應(yīng)和跌落振動(dòng)測(cè)試認(rèn)證能力。

隨著車聯(lián)網(wǎng)（V2X）和云計(jì)算技術(shù)的普及，HMI將不再局限于車內(nèi)單車交互，而是向整個(gè)智能交通生態(tài)擴(kuò)展。通過(guò)V2X通信，車輛可以實(shí)時(shí)接收交通信號(hào)燈狀態(tài)、周邊車輛協(xié)同調(diào)度信息、道路施工與擁堵預(yù)警等，此時(shí)HMI還要承擔(dān)“城市級(jí)交通信息”的展示與交互功能，使乘客在車內(nèi)就能獲得最優(yōu)化的出行建議。同時(shí)，通過(guò)與云端平臺(tái)的連接，HMI能夠?qū)崟r(shí)更新地圖、天氣、路況以及算法模型，讓自動(dòng)駕駛系統(tǒng)始終保持最新的運(yùn)行能力。

未來(lái)，隨著AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）與VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）技術(shù)的成熟，自動(dòng)駕駛HMI或?qū)⑦~向“沉浸式交互”新階段。在乘客進(jìn)入車輛后，座艙內(nèi)的顯示界面將流暢過(guò)渡到AR導(dǎo)航投影、與真實(shí)場(chǎng)景無(wú)縫融合的引導(dǎo)標(biāo)識(shí)，甚至可通過(guò)VR頭顯拓展車內(nèi)娛樂(lè)與辦公空間。這種跨越式的技術(shù)融合，不僅能極大提升乘坐體驗(yàn)，也將在安全和效率方面帶來(lái)新的突破。如當(dāng)車輛進(jìn)入多車道高速路段時(shí)，AR HUD可在乘客視野中直接標(biāo)注最佳行駛車道與變道時(shí)機(jī)；當(dāng)車輛接近服務(wù)區(qū)時(shí)，系統(tǒng)可在車內(nèi)空間中虛擬呈現(xiàn)加油、充電、餐飲等服務(wù)選項(xiàng)，并讓乘客提前預(yù)約。

盡管HMI向多模態(tài)、智能化和沉浸式的方向快速演進(jìn)，但在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，“簡(jiǎn)潔”和“安全”仍將是設(shè)計(jì)的兩大底層原則。開(kāi)發(fā)者需要警惕“技術(shù)炫酷”帶來(lái)的認(rèn)知過(guò)載與分心風(fēng)險(xiǎn)，確保HMI始終以“信息傳達(dá)準(zhǔn)確、操作路徑清晰、緊急響應(yīng)高效”三大目標(biāo)為核心。

HMI在自動(dòng)駕駛汽車領(lǐng)域的重要性不言而喻，它既是自動(dòng)駕駛系統(tǒng)向乘客傳遞環(huán)境感知和決策意圖的“語(yǔ)言”，也是乘客對(duì)系統(tǒng)發(fā)出指令并實(shí)施安全接管的“橋梁”。正是通過(guò)不斷優(yōu)化的HMI設(shè)計(jì)，自動(dòng)駕駛汽車才能在技術(shù)成熟度、用戶體驗(yàn)和法規(guī)合規(guī)之間取得平衡，加速?gòu)膶?shí)驗(yàn)室走向日常出行的道路。