大家好，這里是 TCC 翻譯情報(bào)局，我是李澤慧。關(guān)于人車(chē)、車(chē)機(jī)交互一直是交互設(shè)計(jì)中重要的一環(huán)。這篇文章就對(duì)于人類(lèi)的工作記憶及其對(duì) Apple CarPlay 的影響帶來(lái)的當(dāng)用戶(hù)駕駛或討論工作記憶局限性時(shí)，必須考慮哪些因素導(dǎo)致了分心，從視覺(jué)、手動(dòng)和認(rèn)知組成的多種層面研究人類(lèi)注意力的詳細(xì)講。

比起以往，當(dāng)下的生活存在著各種爭(zhēng)奪我們注意力的東西。我們總是忙于工作、家庭和社交生活。我們沒(méi)有意識(shí)到的是，盡管我們可能?chē)L試多任務(wù)處理，但我們的注意力廣度是相當(dāng)有限的。

最近的研究表明，我們可以在短時(shí)記憶中同時(shí)記住約四個(gè)項(xiàng)目（ 正負(fù)1 ）。這表示我們?cè)谌魏翁囟〞r(shí)刻只有能力專(zhuān)注于幾個(gè)項(xiàng)目。當(dāng)大腦的其他部分參與到某些事情中時(shí)，比如開(kāi)車(chē)，困難就會(huì)出現(xiàn)。在我們忙碌的生活中，電子郵件、電話和導(dǎo)航觸手可及，開(kāi)車(chē)時(shí)使用移動(dòng)設(shè)備是很常見(jiàn)的。

歐盟委員會(huì)（ European Commission ）最近的一項(xiàng)研究估計(jì)，在歐洲每年發(fā)生的所有道路碰撞事故中，有10-30%的原因可能是駕駛員注意力分散（ IAM RoadSmart II ）。在過(guò)去的 10 年里，美國(guó)各地都制定了免提電話的法律，汽車(chē)制造商也作出了回應(yīng)，在大多數(shù)車(chē)載“信息娛樂(lè)系統(tǒng)”中制定了免提電話標(biāo)準(zhǔn)。

2014 年，蘋(píng)果公司推出了 Carplay，這是一款將你的 iPhone 與你的汽車(chē)信息娛樂(lè)系統(tǒng)完美結(jié)合的產(chǎn)品。該系統(tǒng)不僅包括免提呼叫功能，還可以通過(guò) Siri 進(jìn)行音樂(lè)選擇和導(dǎo)航等語(yǔ)音控制功能。

研究表明，人類(lèi)的工作記憶是有限的，而且已經(jīng)證明，在駕駛時(shí)使用移動(dòng)設(shè)備會(huì)增加認(rèn)知需求。帶著這種想法，以及語(yǔ)音控制功能的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，蘋(píng)果 Carplay 正在幫助駕駛員在駕駛時(shí)安全地進(jìn)行交互。

01 定義工作記憶

早在 1883 年，弗朗西斯 · 高爾頓就把記憶分為 長(zhǎng)時(shí)記憶 和 短時(shí)記憶。2012年，艾倫 · 巴德利發(fā)表了他關(guān)于工作記憶的綜合研究成果，以此更準(zhǔn)確地描述短期記憶中發(fā)生的事情。他假設(shè)短時(shí)記憶是“簡(jiǎn)單的信息存儲(chǔ)”，而工作記憶（ WM ）“暗示著存儲(chǔ)和操作的結(jié)合”( Baddeley 5 )。

巴德利提出的 工作記憶系統(tǒng) 由四部分組成：中央執(zhí)行系統(tǒng)、視覺(jué)空間畫(huà)板系統(tǒng)、語(yǔ)音回路和情景緩沖系統(tǒng)。中央執(zhí)行系統(tǒng)是中央控制機(jī)關(guān)。視覺(jué)空間畫(huà)板系統(tǒng)被區(qū)分為一個(gè)短期的視覺(jué)信息存儲(chǔ)，在那里幾乎沒(méi)有容量。語(yǔ)音回路是對(duì)語(yǔ)言信息的存儲(chǔ)。

情景緩沖器是跨WM的所有部分的鏈接。中央執(zhí)行系統(tǒng)是負(fù)責(zé)注意力的部分。他認(rèn)為腦前額葉外皮是工作記憶的功能所在（ Baddeley 3 ）。

02 定義認(rèn)知負(fù)荷

當(dāng)討論工作記憶和駕駛的局限性時(shí)，我們必須考慮是什么導(dǎo)致了分心。視覺(jué)、手動(dòng)和認(rèn)知組件的組合構(gòu)成了干擾。當(dāng)任務(wù)得到工作記憶的全部注意力時(shí)，駕駛就可以安全地完成。分心駕駛是指駕駛員的注意力從構(gòu)成安全和有效駕駛的功能轉(zhuǎn)移到競(jìng)爭(zhēng)刺激。

這可能導(dǎo)致對(duì)安全駕駛至關(guān)重要的任務(wù)缺乏關(guān)注。例如，在駕駛汽車(chē)時(shí)，你必須監(jiān)視道路，閱讀路標(biāo)（ 視覺(jué) ），并掌握方向盤(pán)（ 手動(dòng) ）。如果認(rèn)知成分（ 通常被認(rèn)為是一種“注意力的普遍回避”）或走神開(kāi)始發(fā)揮作用，司機(jī)就會(huì)分心。認(rèn)知負(fù)荷經(jīng)常與認(rèn)知分心交替使用，認(rèn)知負(fù)荷被定義為替代任務(wù)所需要的能量。認(rèn)知負(fù)荷的概念。在研究工作記憶和駕駛的影響時(shí)大量考慮因素。

03 多任務(wù)處理與瓶頸效應(yīng)

Meyer 和 Kieras （ 1997 ）完成了關(guān)于 執(zhí)行認(rèn)知過(guò)程 和 多任務(wù)處理 的研究?；谠撗芯?，他們推理出當(dāng)面對(duì)多個(gè)任務(wù)時(shí)，大腦不能完全集中注意力。

如果執(zhí)行多個(gè)任務(wù)，任務(wù)容易出錯(cuò)并且需要更長(zhǎng)時(shí)間，甚至可能需要雙倍的時(shí)間才能完成。他們的理論依據(jù)是，大腦必須重新啟動(dòng)并重新專(zhuān)注于每個(gè)任務(wù)，而在任務(wù)交換過(guò)程中的時(shí)間間隔導(dǎo)致了低效率。所以，不僅一個(gè)人完成每項(xiàng)任務(wù)的效率較低，而且他們?cè)谶@個(gè)過(guò)程中浪費(fèi)了時(shí)間。

Ruthie （ 2001 ）完成的一項(xiàng)研究：當(dāng)人們?cè)噲D同時(shí)執(zhí)行兩個(gè)獨(dú)立的反應(yīng)任務(wù)時(shí)發(fā)生的瓶頸效應(yīng)。與 Meyer 和 Kieras 的研究結(jié)果相似，Ruthie 發(fā)現(xiàn)，一個(gè)或兩個(gè)任務(wù)的反應(yīng)都會(huì)延遲。此外，他指出，第二個(gè)任務(wù)通常在開(kāi)始時(shí)較慢，然后在刺激減少時(shí)加快。這一發(fā)現(xiàn)被稱(chēng)為“心理不應(yīng)期（ 性 ）效應(yīng)”。

04 工作記憶與駕駛

工作記憶的限制對(duì)司機(jī)來(lái)說(shuō)意味著什么？麻省理工學(xué)院 2012 年完成的研究表明，隨著駕駛員認(rèn)知需求的增加，他們對(duì)周?chē)h(huán)境的意識(shí)會(huì)降低。該研究記錄了馬薩諸塞州波士頓地區(qū)三個(gè)年齡組（ 20-29 歲、40-49 歲和 60-69 歲 ）的 108 名男女司機(jī)的注視和駕駛表現(xiàn)。

一輛中型跑車(chē)（ 沃爾沃XC90 ）配備了傳感器，包括用于捕捉駕駛員行為、車(chē)輛周?chē)h(huán)境和音頻記錄的攝像頭，還建立了眼球追蹤系統(tǒng)。這項(xiàng)試驗(yàn)是在一條主要高速公路上進(jìn)行的，那里的限速是每小時(shí) 65 英里。

駕駛員的認(rèn)知負(fù)荷水平分為低、中、高三個(gè)等級(jí)。

• 對(duì)于低等級(jí)，司機(jī)會(huì)得到一組數(shù)字，要求他們大聲重復(fù)這些數(shù)字。
• 對(duì)于中等級(jí)，司機(jī)需要記住每個(gè)數(shù)字，然后大聲說(shuō)出之前給出的數(shù)字。
• 對(duì)于高等級(jí)，司機(jī)需要口頭報(bào)告給出的數(shù)字的總和。

駕駛速度、方向盤(pán)位置和加速度數(shù)據(jù)直接從汽車(chē)的內(nèi)置傳感器或 CAN（ 控制器局域網(wǎng) ）記錄。駕駛員的視覺(jué)注意力通過(guò)眼睛跟蹤眼睛位置在垂直平面上的 X 和 Y 坐標(biāo)以及與擋風(fēng)玻璃一樣寬的距離來(lái)確定。

研究發(fā)現(xiàn)，水平凝視的注意力隨著認(rèn)知需求的增加而增強(qiáng)。也就是說(shuō)，沒(méi)有分散的目光。相對(duì)于單任務(wù)駕駛時(shí)段，67% 的司機(jī)在需求最高時(shí)段縮小了他們眼睛注視的分布。

研究人員研究了司機(jī)的“注意力集中”，發(fā)現(xiàn)他們對(duì)周?chē)h(huán)境的意識(shí)受到認(rèn)知需求增加的影響。他們得出的結(jié)論是，高級(jí)駕駛員支持系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)人員應(yīng)該考慮將注視集中作為駕駛員認(rèn)知工作負(fù)荷的一種衡量標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樽⒁暅y(cè)量可以檢測(cè)視覺(jué)需求。

05 蘋(píng)果 Carplay 和認(rèn)知能力研究

英國(guó)最大的獨(dú)立道路安全慈善機(jī)構(gòu) IAM Roadsmart 在 2020 年 1 月發(fā)布了一份報(bào)告，其中，注意力集中是檢查駕駛員安全的標(biāo)準(zhǔn)之一。

這項(xiàng)研究提供了更多關(guān)于蘋(píng)果拼盤(pán)對(duì)駕駛員認(rèn)知能力影響的最新見(jiàn)解。這項(xiàng)研究使用了一個(gè)駕駛模擬器來(lái)測(cè)量駕駛員的“反應(yīng)時(shí)間、眼睛注視行為和車(chē)輛控制 ”。

一次是不與信息娛樂(lè)系統(tǒng)互動(dòng)的控制駕駛，一次是僅使用語(yǔ)音激活功能執(zhí)行任務(wù)的語(yǔ)音驅(qū)動(dòng)駕駛，還有一次是使用觸摸屏執(zhí)行任務(wù)的觸摸驅(qū)動(dòng)駕駛。在駕駛過(guò)程中，他們被要求完成五個(gè)系統(tǒng)任務(wù)，使用語(yǔ)音功能或觸摸，包括:

1. 在 Spotify 播放音樂(lè)
2. 播放 BBC 廣播
3. 導(dǎo)航
4. 接收短信
5. 打電話

當(dāng)他們完成這些任務(wù)時(shí)，通過(guò)對(duì)屏幕上顯示的紅條做出反應(yīng)來(lái)測(cè)試他們的反應(yīng)時(shí)間。“紅條的主要目的是測(cè)量與信息娛樂(lè)系統(tǒng)互動(dòng)時(shí)對(duì)外部刺激的反應(yīng)時(shí)間”。

研究中使用的駕駛模擬器的視圖

發(fā)給參與者的短信是 “嗨，我是羅西。期待與你相見(jiàn)。能否請(qǐng)你帶一些蘋(píng)果、郵票、感謝卡、防曬霜、洋蔥、咖啡和發(fā)膠？”。

第二個(gè)任務(wù)要求參與者打一個(gè)電話。在電話中，要求他們盡可能多地回憶清單上的物品。這個(gè)清單包含 7 個(gè)項(xiàng)目，這已經(jīng)突破了工作記憶的極限。

研究結(jié)果顯示，在 19 名參與者和 76 個(gè)反應(yīng)時(shí)間事件中，他們?cè)谟|摸任務(wù)中有 14 次、在語(yǔ)音任務(wù)中有 8 次 、在控制驅(qū)動(dòng)中有兩次未能對(duì)紅條做出反應(yīng)。這一數(shù)據(jù)表明，使用觸摸與蘋(píng)果 Carplay 互動(dòng) “干擾了參與者對(duì)紅條的反應(yīng)能力”。使用觸摸時(shí)，Spotify （ 圖1 ）和廣播任務(wù)的反應(yīng)時(shí)間最慢，但使用語(yǔ)音時(shí)，導(dǎo)航任務(wù)的反應(yīng)時(shí)間最慢（ 圖2 ）。

IAM Roadsmart 研究的兩個(gè)數(shù)字顯示了控制、語(yǔ)音和觸摸任務(wù)的反應(yīng)時(shí)間

總的來(lái)說(shuō)，在觸摸任務(wù)中，平均駕駛速度明顯低于規(guī)定的速度限制。標(biāo)準(zhǔn)偏差約為 7 英里/小時(shí)。在駕駛過(guò)程中的電話和短信部分，參與者在觸摸和語(yǔ)音任務(wù)中都難以保持車(chē)道定位。當(dāng)他們回憶食品雜貨清單時(shí)，9 名參與者在語(yǔ)音任務(wù)中回憶了 3 個(gè)項(xiàng)目，6 人在觸摸任務(wù)中回憶了 4 個(gè)項(xiàng)目。

這與工作記憶的局限性是一致的。參與者報(bào)告說(shuō)，在駕駛的語(yǔ)音部分，總體上感覺(jué)注意力不那么分散。在觸摸任務(wù)中，眼球追蹤數(shù)據(jù)顯示參與者在 Spotify 任務(wù)、導(dǎo)航任務(wù)和閱讀文本信息/打電話任務(wù)中看信息娛樂(lè)系統(tǒng)的時(shí)間最長(zhǎng)。在語(yǔ)音部分，看顯示屏的時(shí)間明顯減少。

NHTSA（ 美國(guó)國(guó)家公路交通安全管理局 ）的指導(dǎo)方針指出，遠(yuǎn)離道路的所有視覺(jué)注視的總和應(yīng)少于 12 秒。上述三項(xiàng)任務(wù)–Spotify 任務(wù)、導(dǎo)航任務(wù)和閱讀短信/打電話任務(wù)–在駕駛過(guò)程中的觸摸任務(wù)部分都高于這一準(zhǔn)則。

該研究還發(fā)現(xiàn)，人們?cè)诜中臅r(shí)往往會(huì)顯著降低速度。這指出了前面提到的 “心理折返期（ PRP ）效應(yīng)”，即當(dāng)人腦試圖進(jìn)行多任務(wù)處理時(shí)，其中一項(xiàng)任務(wù)很可能完成得比較慢。

很明顯，工作記憶接受信息的能力是有限的。由于駕駛占用了大量的注意力資源，幾乎沒(méi)有空間來(lái)處理其他信息。當(dāng)認(rèn)知負(fù)荷過(guò)高時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致駕駛表現(xiàn)不佳。

這張圖表強(qiáng)調(diào)了CarPlay的使用，尤其是觸摸，與其他形式的分心相比，對(duì)駕駛員造成了怎樣的損害。

06 對(duì)Apple CarPlay設(shè)計(jì)的影響

這里概述的駕駛時(shí)工作記憶和認(rèn)知負(fù)荷的限制對(duì)蘋(píng)果 CarPlay 有明顯的影響。蘋(píng)果公司已經(jīng)做了一些項(xiàng)目來(lái)解決司機(jī)的安全問(wèn)題。

首先，通過(guò) Siri 進(jìn)行語(yǔ)音控制來(lái)完成 CarPlay 上的任務(wù)是值得注意的。這使司機(jī)可以保持對(duì)道路的關(guān)注，而不需要低頭看或觸摸他們的 iPhone。IAM Roadsmart 研究發(fā)現(xiàn)，與觸摸控制相比，語(yǔ)音控制不太可能造成重大分心。

第二，蘋(píng)果公司發(fā)布的開(kāi)發(fā)者指南明確指出，司機(jī)的安全是最重要的。例如，他們只允許具有 Siri 功能的應(yīng)用程序出現(xiàn)在 CarPlay 中，并且不允許任何拿起手機(jī)完成任務(wù)的指令。

第三，隨著 IOS 14 的發(fā)布，蘋(píng)果擴(kuò)大了允許出現(xiàn)在 CarPlay 中的應(yīng)用程序的范圍，包括電動(dòng)車(chē)充電、停車(chē)和快速訂餐（ 蘋(píng)果公司 ）。增加的選項(xiàng)有可能幫助用戶(hù)在駕駛時(shí)完成復(fù)雜的任務(wù)。

很明顯，蘋(píng)果的指導(dǎo)方針指導(dǎo)開(kāi)發(fā)者為駕駛者設(shè)計(jì)，但這就足夠了嗎？這里介紹的研究證明，CarPlay 的優(yōu)勢(shì)在于 Siri。即使如此，根據(jù)目前的研究，開(kāi)車(chē)時(shí)使用語(yǔ)音助手會(huì)增加司機(jī)的認(rèn)知負(fù)擔(dān)。如果要改善這一點(diǎn)，Siri 就必須更智能、更無(wú)縫。

改進(jìn) CarPlay 的第一步是迫使司機(jī)使用 Siri 而不是觸摸界面。IAM Roadsmart 研究的參與者接受了一項(xiàng)調(diào)查，其中大多數(shù)人自我報(bào)告稱(chēng)，他們的個(gè)人偏好是使用觸摸界面而不是 Siri 功能（ 見(jiàn)表5 ）。

該表顯示參與者更傾向于使用觸摸界面而不是使用語(yǔ)音功能進(jìn)行互動(dòng)。

2019 年，拉盧卡·布迪烏（Raluca Budiu）為尼爾森·諾曼集團(tuán)（Nielsen Norman Group）所做的一項(xiàng)研究稱(chēng)，虛擬助手的有限使用反映出這些助手的可用性很差，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足真正的用戶(hù)需求。這意味著 Siri 的心智模型驅(qū)動(dòng)程序需要改進(jìn)，這并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的任務(wù)。

根據(jù)Budiu 的說(shuō)法，一旦用戶(hù)有了智能助手的心智模型，他們就不會(huì)經(jīng)常嘗試新的任務(wù)。用戶(hù)可以學(xué)習(xí)一種新的心智模型，但是他們需要收到驅(qū)使或激勵(lì)。這就是機(jī)器學(xué)習(xí)可以發(fā)揮作用的地方，它可以在駕駛時(shí)根據(jù)時(shí)間和地點(diǎn)提出個(gè)性化的建議。

這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)存在于最新的 IOS 中，但仍然是相當(dāng)新的。如果 Siri 能夠知道駕駛員在特定時(shí)間在特定路線上時(shí)通常會(huì)發(fā)出同樣的短信或打電話，那么它就會(huì)開(kāi)始通過(guò)口頭或屏幕上的簡(jiǎn)單通知來(lái)提示這個(gè)動(dòng)作。

了解用戶(hù)的日常模式可以幫助減輕他們使用 CarPlay 執(zhí)行的一些最常見(jiàn)的任務(wù)（ 例如打電話、發(fā)短信、導(dǎo)航、播放音樂(lè)等 ），它也可以幫助預(yù)設(shè)任務(wù)，例如提示司機(jī)設(shè)置他們的地圖目的地、音樂(lè)和停車(chē)位。

在 Budiu 的研究中，一位用戶(hù)談到他們對(duì) Siri 的預(yù)期時(shí)說(shuō)，“我希望它更像是一個(gè)個(gè)人助理，而不僅僅是一個(gè)問(wèn)答式的情境。我更希望它來(lái)找我，而不是我去找它。”

【注】這項(xiàng)研究是為 Andrew Schall 在馬里蘭藝術(shù)學(xué)院的用戶(hù)體驗(yàn)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的 MPS 效用和可用性課程所做。作者個(gè)人與蘋(píng)果公司或上述研究沒(méi)有任何關(guān)系。