王雯靜，干宏程

（上海理工大學 管理學院，上海 200093）

0 引言

與全球范圍越來越流行的智能零售和智能家居相比，對動態(tài)公共空間的智能化開發(fā)仍然處于起步階段［1］。為了提高通勤者的幸福感，本文嘗試將環(huán)境智能（Ambient Intelligence，AmI）［2］與乘客在地鐵車廂中的情感體驗相結合。在AmI 中，審美智能（Aesthetic Intelligence，AeI）和游戲化起著至關重要的作用，AeI 可以給乘客帶來愉悅和美的享受，而游戲化則可以給乘客帶來有趣、快樂的體驗［3］。地鐵車廂指世界范圍內各種地下與地面上、運送大量客流、主要以電力驅動的城市軌道交通的車廂。AmI 指對一個人有感應和反饋的電子環(huán)境，它能夠提供人類的交互支持；而AeI 主要作用于AmI 的展示和呈現(xiàn)［4］。游戲化則指在非游戲環(huán)境下使用游戲元素，激發(fā)人類的動機和行為［5］。采用游戲化系統(tǒng)，將使通勤者的情緒和行為引導至所期望的方向。因此，本文將地鐵車廂作為一個結構化的動態(tài)公共空間，通過AmI 和游戲化方式，給乘客創(chuàng)造一種美妙且身臨其境的體驗。

AmI 作為一種方法在許多行業(yè)和領域都有廣泛影響力［6］。從全球著名的好萊塢環(huán)球影城、迪士尼樂園等主題公園，到醫(yī)院、辦公室和臥室，都有所應用。游戲化作為一種能夠引導人們體驗的方式，也在眾多領域發(fā)揮著巨大作用。從城市規(guī)劃、能源、商業(yè)，到教育、醫(yī)療、健身等都有其實戰(zhàn)發(fā)揮的空間。而對于地鐵車廂內部環(huán)境，也已有學者開始研究。但對地鐵車廂的內部環(huán)境改造，研究主要還是集中在涂料和其他裝飾物的使用上，對于使用智能化等技術的研究還相對較少。本文重點關注環(huán)境改造與先進技術相結合。

每日乘坐地鐵的通勤者經歷的負面體驗是無聊、社交尷尬、用戶參與度低等［7］。要提高他們的幸福感，就需要提高他們的通勤愉悅感。然而，目前政府和地鐵運營公司依然是將大部分預算用于服務技術方面，這對提高通勤者愉悅感沒有幫助。因此，本文將從考察通勤者體驗入手，對解決方案進行評估。除使用客戶滿意度、接受度等這些常用的績效指標外，本文還將采用幸福感指標評估通勤者的情感價值。

1 研究現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)

當前，對于地鐵車廂環(huán)境的研究主要集中在通過優(yōu)化車內環(huán)境、設施或空間布局等以提高乘坐的舒適度。例如，趙月等［8］對地鐵車廂內部的個人空間和公共空間之間的關系進行研究，通過對其設計并加以改造以提高車內舒適度；馬金祥［9］采用色彩對地鐵空間進行改造以提高乘客滿意度；支錦亦等［10］對車內的座椅織物紋理進行改造以影響乘客的乘坐感受；趙毅［11］在改造中加入地域文化元素，通過內飾的造型、色彩等給乘客帶來傳統(tǒng)的地域文化特色。已有研究鮮有將環(huán)境智能與地鐵車廂相結合進行改造。

目前，大多數(shù)地鐵運營服務公司仍將大部分預算用于改善和維護城市軌道交通技術上［12］。例如，上海地鐵通過車聯(lián)網技術與數(shù)字圖像處理技術，對車輛的智能運營與維護系統(tǒng)進行改進，使得改進后的運營服務水平較之前提高2/3，并且列車的檢修周期也調整為8 日［13］。廣州地鐵在采用車載綜合檢測技術后，不但降低了巡檢人工成本的80%，而且提高了道床異物等問題的檢出率。東莞地鐵則采用先進的檢測管理系統(tǒng)，對故障進行預警，將檢測到的數(shù)據與運營管理的數(shù)據進行共享［14］。

盡管城市軌道交通技術在不斷提高，但是借助AmI 和游戲化技術提高乘客參與度無較大進展。乘客在乘坐地鐵通勤時，幸福感低的主要原因可能是地鐵運營服務公司的關注度與通勤者的需求不匹配。通勤者體驗差的一個關鍵因素可以追溯到乘客在通勤時的參與度差等方面。對于大部分乘坐地鐵通勤的乘客而言，沒有駕照或者購買汽車的支出過高，他們除乘坐地鐵通勤外別無更好選擇。為了提高通勤者的幸福感，需要提供可以帶來愉悅感的服務。

2 基于AmI與游戲化技術的地鐵車廂改造策略

隨著城市軌道交通技術的不斷發(fā)展和完善，安全性、可靠性、等待時間和通勤時間不再是通勤者希望得到改善的需求。取而代之的是如何提高用戶的參與度與滿意度，這是地鐵運營服務公司當前面臨的問題。如何將先進的技術與地鐵車廂更好地集成，建立起和諧的車廂環(huán)境，搭建起乘客樂于真誠交流互動的平臺尤為重要。

為了解決這些問題，本文提出在地鐵車廂加入多種AmI 技術，從而形成不同的功能車廂。這些具有不同功能的車廂能夠將具有共同興趣的乘客聚在一起，共同學習、娛樂與交流。通過乘客之間的語言、情感、認知和自我價值等方面的互動，人與人緊密地聯(lián)系起來。從而，通勤者能夠更好地利用他們的通勤時間，同時緩解工作的挫敗感和消除生活中的煩惱。

2.1 具有放松功能的地鐵車廂

對于一部分通勤者而言，花在地鐵車廂中的時間可能是難得的休息和放松機會?？茖W界已經證實的經典放松情緒誘導方法包括呼吸訓練、冥想和音樂放松。特別是冥想，它是一種有效的自我調節(jié)方法［15］。該方法對個人的心理有很好的疏通作用，能夠有效地緩解壓力并提高其承受痛苦的能力。

隨著現(xiàn)代科學技術的不斷發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術（Virtual Reality，VR）、電動按摩椅也被逐漸運用到情緒放松領域。虛擬現(xiàn)實技術通過創(chuàng)建身臨其境、更加真實的虛擬場景提高用戶放松程度。特別是其中的頭盔式VR設備，可以使單個用戶在視覺和聽覺上完全沉浸在虛擬環(huán)境中。電動按摩椅則通過推拿按摩，令氣血循環(huán)暢通，也是一種快速幫助用戶緩解疲勞和獲得放松感的有效設備。當今的電動按摩椅已經越來越趨于智能化，所運用的技術包括泰式拉筋技術、太空曲軌技術、零重力太空艙技術以及足底滾輪刮痧技術等前沿技術。

在實際應用中，地鐵車廂可以將冥想、放松音樂、VR 技術以及電動按摩椅有效地融合到地鐵車廂中，實現(xiàn)地鐵車廂與AmI 技術的有效融合，以幫助通勤者獲得放松的體驗。在具有放松功能的地鐵車廂內提供帶有電動按摩椅，并提供頭盔式VR 設備或者頭戴式耳機。其中，頭戴式VR 設備一方面呈現(xiàn)具有放松功能的場景，另一方面能夠播放冥想音樂或放松音樂。頭戴式耳機則主要播放冥想音樂或放松音樂。

為了幫助通勤者達到良好精神狀態(tài)，可通過手機應用程序與VR 設備或者耳機連接，提供選擇檢驗腦波的腦電信號（Electroencephalogram，EEG）模式。目前，腦立方Neu-roSky 意念耳機便是一種便攜式的EEG 設備［16］。為防止通勤者因放松而坐過站，可采用基于WiFi 定位的地鐵到站提醒系統(tǒng)，該系統(tǒng)也可通過手機應用程序與通勤者的VR 設備或耳機相連。這樣，以放松功能為主的一節(jié)節(jié)地鐵車廂有可能成為通勤者尋找內心平靜與和諧的“城市綠洲”。

2.2 具有娛樂功能的地鐵車廂

為促進地鐵車廂中通勤者的互動以增加愉悅感，可依托AmI 技術，建立地鐵虛擬社區(qū)。虛擬社區(qū)指一群由網絡彼此連接的人，他們直接通過分享信息和知識，以實現(xiàn)如朋友般的彼此關懷而形成的團體。在地鐵虛擬社區(qū)中，每位通勤者都可以有一個虛擬化身，支持離線與在線時的互動、交流、游戲等，以極大地增強地鐵虛擬社區(qū)中的親切感。通過使用位置感知技術，即使通勤者位于不同的地鐵車廂內，也可找到興趣相似的其他通勤者進行交互。

在虛擬社區(qū)中，通勤者之間可以實現(xiàn)以下功能，具體是：①社區(qū)通信，通過向社區(qū)中的其他通勤者發(fā)送郵件或消息以實現(xiàn)交流；②實時交互的聊天功能，聊天分為兩種方式，一種是聊天廣場，任何通勤者都可以自由進入，另一種是主題聊天室，可由某位通勤者根據某一聊天的主題內容創(chuàng)建，通勤者可以有選擇地進入；③張貼討論，通勤者可在社區(qū)中以文字和圖片的方式發(fā)起話題討論，其他對這項話題感興趣的通勤者可對該話題表達個人觀點，以達到話題互動的目的；④投票，通勤者可在社區(qū)中就某一問題發(fā)起投票，以實現(xiàn)對社區(qū)通勤者進行民意調查；⑤游戲互動，在社區(qū)中有一些小游戲，通勤者可以自由進入，以實現(xiàn)娛樂互動的目的。

考慮到虛擬社區(qū)中的隱私問題，有限的共享、訪問和交互有助于解決此類問題［17］。例如，允許匿名發(fā)起話題討論；允許將該話題發(fā)送給已經獲得授權的通勤者［18］。這樣，通過增加地鐵車廂中通勤者之間的互動，又無需擔心泄漏個人隱私，以達到享受路途愉悅的目的。

2.3 具有人文功能的地鐵車廂

人文環(huán)境是一種非常吸引人的環(huán)境，通過在地鐵車廂中加入人文功能，能提高通勤者的參與度與幸福感。然而，在地鐵車廂貼二維或三維墻紙互動性較差，乘客大多沒有深入了解人文文化的意愿。而采用巧妙的設計和先進的光影聲電創(chuàng)新技術，則能促使其從觀賞性轉變?yōu)閷嵱眯?，從單一的視覺到多種感官，實現(xiàn)多元化互動，從而增強人文文化與通勤者的精神交流，進而提高通勤者對某一人文文化的認知［19］。在地鐵車廂中可采用的光影聲電創(chuàng)新技術包括傳感互動、全息投影、虛擬現(xiàn)實和數(shù)字影音等。在地鐵車廂獨有的封閉環(huán)境中，光影聲電效果不會受到自然環(huán)境的影響，是搭建互動型人文文化的絕佳場地。采用先進的光影聲電創(chuàng)新技術，在地鐵車廂內的天花板、墻面和地板上，將引人入勝且有趣的國家歷史或文化景觀進行動態(tài)地呈現(xiàn)［20］。采用這些技術，不但會為通勤者創(chuàng)造一個更加寬敞且富有幻想的環(huán)境，而且通勤者之間可以進行互動，加強娛樂性［21］。光影聲電等技術的融合推動了地鐵人文的通感化互動進程，為通勤者帶來視覺、聽覺、觸覺甚至嗅覺的全方位感官體驗。

此外，地鐵車廂中的無線設備可與通勤者的手機或平板電腦進行多方式聯(lián)動，通過文字、圖片、視頻和聲音等加強通勤者對歷史和人文的了解。同時，允許通勤者之間的協(xié)作與互動，通勤者可以將圖片、視頻和文字等信息以開源的方式與地鐵車廂中的其他通勤者共享。最終使得具有人文功能的地鐵車廂成為一個吸引人且具備文化傳播功能的平臺。

2.4 具有商務功能的地鐵車廂

現(xiàn)代社會，人人都離不開商務領域，在通勤途中，地鐵車廂智能化可為通勤者創(chuàng)建擁有各種機會且便捷的商務環(huán)境。將虛擬現(xiàn)實技術應用在具有商務功能的地鐵車廂中，形成立體式交互商務模式。虛擬現(xiàn)實技術能夠在網絡中形象地展示店鋪、商品、貨幣以及參與者，并能夠使規(guī)則、法律等以游戲化的方式進行交易和購物，且具有便捷、快速、安全和不受地域限制的優(yōu)勢。特別是智能手機與地鐵無線系統(tǒng)的融合，能夠實現(xiàn)集定位、移動、社交三位于一體的信息服務功能，進而實現(xiàn)SoLoMo 營銷模式，即結合社會化Social、本地化Local、移動化Mobile 的新型市場營銷模式。根據地鐵到達的不同站點，結合車廂中的推送技術，實時推送VR 與增強現(xiàn)實（Augmented Reality，AR）的區(qū)域性廣告，可成為一種全新的地鐵商圈商務方式，并推動O2O的發(fā)展。例如，蘋果公司最近將一個名為iBeacon 的室內感應系統(tǒng)注冊為商標，這是一種新型的低功耗藍牙發(fā)射器，可通過電話設備推送通知，顯示附近正在銷售的物品［22］。近程通信（Near Field Communication，NFC）芯片加強了短程無線電傳輸，通勤者可在短距離內與設備接觸后發(fā)送和接收信息［23］。當智能手機與其他設備使用NFC 相互連接（無需觸摸）時，近場通信即可工作，Apple Pay 就是應用這項技術的流行應用。如此，將此類技術集成到地鐵車廂中，車廂就會為通勤者創(chuàng)建一個這樣的環(huán)境：車廂針對性地為通勤者提供附近正在銷售的物品通知，通勤者則可以方便地尋找到自己需要的商品進行購買。

此外，在地鐵車廂中的LED 屏也可增加AR 功能，AR技術有效地融合了地鐵場景與虛擬社交，能通過游戲化的方式迎合通勤者的心理需求。AR 技術能夠實現(xiàn)感官上的強烈視覺刺激和情感上的娛樂體驗，且品牌上更易被接受，促進通勤者互動與參與，從而實現(xiàn)地鐵經濟。

2.5 具有學習功能的地鐵車廂

隨著游戲化的發(fā)展，地鐵車廂游戲化可為通勤者帶來愉悅的學習體驗。游戲化技術將為通勤者帶來感受多樣且十分龐大的學習內容，這些內容形式多樣且極具意義，有助于實現(xiàn)學習過程的愉悅性。為了增強通勤者的參與度，可以將人機交互系統(tǒng)（Human-computer interaction，HCI）納入游戲層［24］，在游戲層中HCI 與通勤者的學習目標保持一致。為了讓通勤者在地鐵車廂中愿意學習，游戲化技術尤其重要，它會讓通勤者改變對傳統(tǒng)地鐵車廂的認知。接觸到令人愉悅的新體驗，讓通勤者愿意花更多的時間在游戲化的地鐵車廂中學習。例如，可以通過授權讓通勤者為地鐵車廂中的其他人創(chuàng)建學習、游戲內容，實現(xiàn)人機交互與人人交互［25］。

技術層面，基于傳感器的移動系統(tǒng)能夠為通勤者在地鐵車廂中的學習提供有力支持。如視頻、帶有交互式白板的麥克風，都可以讓通勤者至少能夠學習外語或是簡單的舞蹈動作等。此類技術能夠識別通勤者的手勢、動作和語音，還能方便通勤者檢索有用的學習內容，并能夠跟蹤通勤者的學習進度。在有上下聯(lián)系的情況下，通訊技術（Information and Communications Technology，ICT）與手繪草圖系統(tǒng)能夠通過激活適當?shù)膱D形支持一個人的構想和學習。例如，用戶能夠通過激活可視化仿真程序分析地鐵上的工作，而且一運用數(shù)字計算就能激活計算器，這些都能極大地方便通勤者在地鐵車廂中的學習，從而促使通勤者愿意選擇在車廂中學習，讓通勤者在路途中便能獲得幸福感。

3 地鐵車廂改造實施

3.1 系統(tǒng)開發(fā)

在開發(fā)正式系統(tǒng)前，先開發(fā)一個“縮小版”系統(tǒng)，以檢測并確定采用AmI和游戲化技術以及該方案原理的可行性與適當性［26］。不僅如此，經過運行“縮小版”系統(tǒng)后，可以取舍適當?shù)募夹g，增添效果好的系統(tǒng)功能，以及探討解決某一問題其他方案的可行性。在該過程中，與地鐵運營服務公司、政府相關部門機構建立合作關系非常重要。為了使系統(tǒng)能更有成效，先從5 個功能中的一個功能開始做起，讓通勤者先體驗該功能，再評估該功能所提供的解決方案對通勤者的適用性、有效性等。通過類比、歸納等方法逐步完善該功能所提供的解決方案，然后用同樣的方法，逐步完成地鐵車廂系統(tǒng)的其他功能開發(fā)與完善，最后開發(fā)一個成效卓著的系統(tǒng)。

3.2 通勤者滿意度與幸福感衡量

為了驗證所開發(fā)的系統(tǒng)是否確切有效地增進了通勤者的幸福感，需要對參與的通勤者進行調查，收集通勤者的反饋以衡量是否促進了通勤者的幸福感。此外，也可以做關于通勤者的可接受度研究，以了解通勤者對方案的接受程度。通常采用調查統(tǒng)計的方法收集通勤者的反饋，該方法雖然方便易行，但是也存在弊端，即在調查過程中，通勤者的主觀情緒、主觀意識會對客觀判斷產生影響。通勤者的主觀因素會對反饋結論的準確性產生影響。因此，需要考慮的問題是如何創(chuàng)造性地、更好地衡量通勤者的幸福感。

人體溫度的變化、身體的動作可以反映一個人的情緒。參照AmI 領域內的其他創(chuàng)新，通過傳感器測量皮膚電導響應（Skin Conductance Response，SCR），通過對溫度、身體動作的接收反饋，從而呈現(xiàn)通勤者的情緒［27］，借助該技術所收集的數(shù)據，可以客觀地衡量通勤者的幸福效果。此外，還有面部表情分析技術，美國一家名為Emotient 的公司正在研究該項技術，該技術可將網絡攝像頭集成到電視中，通過對通勤者面部表情分析，可以揭示通勤者在參與時的真實情感。通過該技術所收集到的數(shù)據也可以客觀地衡量通勤者的幸福感是否增進，以檢測系統(tǒng)的有效性。在該項目的初始測試階段，會向參與的通勤者公布這些評估方法。該方法不需要通勤者透漏個人信息，匿名性很強，通勤者更易接受，測試過程中通勤者也會表現(xiàn)得更真實。同時，人體溫度、身體動作或者面部表情的展現(xiàn)是客觀真實的反映，對它們進行分析，也可使評估反饋的結論更準確、更真實客觀，促進系統(tǒng)的不斷完善。

4 通勤者隱私與判斷客觀性

在地鐵車廂中運用的AmI 和游戲化技術，其本身是客觀的，它們不會帶有人的主觀情緒，因而所采集到的數(shù)據也是客觀的。除非是故意將非客觀因素編碼到工作系統(tǒng)中，否則任何識別算法都不會在運行中產生非客觀的判斷。因此，AmI 和游戲化技術對于項目的實施是非常有幫助的，甚至在算法中都不會關注通勤者的身份，這很好地保護了通勤者的隱私，使系統(tǒng)成效更顯著。例如，注視感知界面本質上對所有通勤者是中立的，因此通勤者的身份不包括在算法中，而是重點關注他們在車廂中的行為。同時，公眾對現(xiàn)有地鐵車廂的接受程度及政府對地鐵車廂改造的意愿程度，也將決定著智能化技術在地鐵車廂中的實施進展及效果。

5 結語

隨著城市軌道交通技術的不斷改進，提高乘客特別是日常通勤者的乘車體驗和幸福感成為地鐵運營公司亟待解決的問題。本文介紹了通過AmI 和游戲化中的先進技術對地鐵車廂進行改造的可行性。根據不同的路途需求，創(chuàng)建出了不同的功能車廂，分別是放松功能、娛樂功能、人文功能、商務功能和學習功能。并且針對不同的功能車廂分別給出了相應的實施方法。在對實施方案進行評估時，采用先進的分析技術客觀地衡量通勤者的幸福感。地鐵車廂通過該方案改造后，能夠有效地提升通勤者的幸福感和地鐵運營服務品質。未來在更多AmI 和游戲化先進技術融入地鐵車廂的同時，該技術也可與地鐵站的其他公共空間進行融合，進而打造未來智能地鐵系統(tǒng)一體化，以提供更高品質的地鐵運營服務。