如何在未来的汽车与人类互动?

未来的汽车可能有一组控制非常不同于我们现在使用的。机械旋钮和开关已经被取而代之的是触摸屏,但这只是一个开始。

有许多其他可能的方法,司机可以与他们的车辆,和增长随着技术的驱动器列表的成本这一新的人机界面(HMI)。然而,新技术也提出了新的问题。没有标准,这些交互是如何工作的,它可能变得更加困难操作不熟悉的车。

”选项是触摸、声音和手势,”Frank Schirrmeister说,集团董事,高级营销解决方案节奏。还包括面部识别、眼睛检测,甚至大脑活动尽可能的交互方式。

不同风格的交互将有多个可能的方法,但最有效和可负担得起的逐渐会胜出。

不同的交互模式
我们中的许多人用于机械控制。而无线电控制从纯机械转向电子许多年前,他们的基本操作保持不变——按钮和刻度盘电而不是机械地工作。

最近,高端车在中心控制台上使用触摸屏作为一个单一的、统一的方法控制许多电子功能。收音机、电话操作,导航,其他任务都流经该接口。所以“触摸”已经取代传统的控制甚至成为新功能不可用在早期的汽车已经出现。

语音控制允许命令,口头上发行,以电子解释和执行这些命令。手势识别允许使用手势,解释和执行与一组不同的电子司机的指示。

图1:一个孩子玩一个简单的非汽车手势识别系统。来源:Comixboy在英文维基百科

也有一些模式用于更专业的目的。其中包括:

• 面部识别可能识别一个司机和车辆做出任何必要的调整来适应驾驶员的偏好。它也可以用于安全目的。
• 有些相机监控司机眼球运动为了检测困倦。“现在有技术,给你一个小戳当它意识到开车时你的眼睛关闭,“Schirrmeister说。
• 的首席执行官杰夫•泰特Flex Logix指出,除了监测司机,技术将被用来观察其他的行为。“愿景AI将用于诸如检测如果所有居住者有安全带或者座位空置的空气袋不需要部署,”他说。
• 汽车可能与衣物。“越来越多的,我们将利用大量的移动和可穿戴设备确定司机统计和乘客的健康,在一般情况下,或在一次事故中评估创伤的程度,”Dan Cermak说Ambiq架构和产品规划的副总裁。
• 我们可以得到一些帮助解锁车辆。“我们看到一个关键需求能确定距离,生物识别技术打开车,和其他高级功能,“继续Cermak。
• 最先进的模式下研究是“读”的能力——通过意念控制车辆。

图2:一个司机在雷克萨斯监测系统。来源:C凌风扇/维基

每种技术都有其挑战
远离机械控制部分是由重量问题。”按钮导致很大重量储蓄是因为少机械按钮和电缆利用,”Daniel Goehl说,联合创始人兼首席商务官UltraSense。体重减少了可用的范围在一个电池充电。更新、轻技术将提供更好的节能。

不过,控制车辆与推进技术正变得越来越困难。旧的表盘和旋钮,在大多数情况下,直观和明显。他们可能是位于不同的地方以不同的汽车,但他们很容易识别的几秒钟内看在一个陌生的车辆。

甚至电子产品成为主导之前,变得更加困难。一些汽车按钮结束时代所有控件放在一行相同的按钮,杰出的只有神秘的符号。司机不仅要花费大量的时间扫描行找到正确的按钮,但可能不承认所有的符号,这构成了严重干扰而移动。只有变得更加复杂。

“当你看看未来汽车,你可以想象,不需要有人坐在驾驶座,“威拉德Tu说,高级汽车业务主任赛灵思公司。“可能没有方向盘的汽车在未来。将会导致更多的创新的客舱监测空间,最终将成为一个娱乐中心,因为你坐在那里,你要接受你自己,因为你被车辆运输。但是,使之成为现实,事情需要更直观。现在,大部分的钱被花在外部传感来帮助汽车自主,然后下一个创新将客舱监控,试图找出如何与消费者接口。”

触摸是这样一个领域,已经进化,因为它已经从按按钮,使用触摸屏。这些屏幕往往在他们模拟软件结构与一系列的菜单和页面不同的功能。这可能进一步发展所谓的“智能表面,”触摸表面无缝地集成到和仪表板。“触摸表面正在塑造成中心控制台和中心方向盘面板按钮控件,“Goehl指出。

传统的触摸屏使用电容式感应。这限制了可以使用的材料,融入的程度曲线表面。“电容的问题是它只能使用与薄塑料表面材料,“Goehl说。“一个电容板也可以假触发如果你休息你的手在错误的地方或者你不小心泄漏液体。”

正在开发新技术来解决这个问题,包括超声波,加上能力检测表面是感动的力量。“超声波可以穿透任何材料和任何材料厚度、“Goehl补充道。“Z-Force可以检测挠度的表面材料。”

语音和手势也有可能消除一些触摸屏的挑战——以换取别人。例如,每个有一个词汇的语言或手势。这些词汇必须记住它。不同的汽车将使用不同的技术用不同的词汇表。

语音识别的手机上也有了明显改善,“叫鲍勃”被解释为“叫妈妈。“但今天的先进的语音识别使用云计算密集型方面协助。目前还不清楚这项技术是否适合在移动车辆,需要低延迟一些功能。

特别是,有“永远在线”语音识别本机实现汽车尚未批准。”近年来智能音箱的迅速扩散,更多的语音应用程序完全集成设备(如Alexa回家和车辆之间实现无缝过渡,“Cermak说。“然而,仍然需要一个按钮启动语音命令应用程序。”

目前,司机想要必须依靠售后设备不间断的声音。“也有一些设备如手机摇篮或指示板粘贴上去的设备提供所需的额外的功能,包括不间断的声音命令,导航,和Alexa-related服务,“Cermak说。

但在一个命令可以处理之前,必须正确地收到。汽车是一个充满敌意的,嘈杂的环境。“你有发动机噪声和噪声在机舱内,人们说话和玩音乐,它使识别语音命令几乎不可能,“翼鹏Liu表示产品营销集团董事,Tensilica音频/语音IP节奏。

语音识别系统必须过滤掉路面噪声,发动机噪音,机舱风机噪音,收音机,后座的孩子尖叫,所有之前甚至可以尝试执行一个命令。因此,音频开发人员正在努力改善汽车的声音体验。“亚马逊回波有多个麦克风,你贴在仪表板,”刘说。“这有多个麦克风帮你拿起信号。它更好的降噪,它更好的波束形成,帮助你与Alexa更好。”

在某些情况下,肢体语言可能是一个更简单的方法与控制。“语音识别不能帮助你在任何情况下,“说Szukang县,执行业务经理、汽车业务单元马克西姆集成。“如果你的孩子或者你的乘客睡觉,这是非常尴尬的突然说话。”

虽然声音麦克风接收信号的标准方式,手势更多样的他们是如何处理。“有些是采用飞行时间,有些是采用超声波的使用,其中一些是基于红外线,“县说。成本相差很大。县声称,因为飞行时间相机的复杂性,成本可以红外线解决方案的10倍。

手势还有其他好处,尤其是在robo-taxis。“COVID下,你不想碰的一切车辆,因此您将使用手势或增强现实接管,“Xilinx的你说。“这将是一个关于内容提供更多的消费者,谁是一名乘客。他想看电影吗?他想要听到这个消息吗?当他在开车,他想了解一些促销交易吗?所有这些事情与增强现实可以解锁。它还可以解锁更多的传感器。在汽车,你将会有几种类型的相机。你会有一个普通RGB相机,你会有一个红外飞行时间相机,,你会有一个短程成像雷达。”

但是这些系统将不得不做一些解释,因为没有一个单一的自然手势命令的方法。非常依赖文化——并且它可能会改变。人们提出在旧卷表盘旋转将作为“向上”的自然姿态——顺时针和逆时针”下来。“人们与最近的线性滑块定向姿态可能更合适。例如,指向一个手指为“声音”——或者指向右边,许多电子部件的工作方式。

正如语音控制的用户必须学习他们的系统的命令,姿态控制需要学习的用户手势系统理解。没有办法依靠“直觉”,因为没有直观的方法。此外,并不是所有的动作都是同样很容易辨认。例如,格言表示,其红外光谱方法比其他方法可以识别旋转。如果旋转的确是首选的姿态,那么其他系统缺乏这种姿态可能不是客户偏好的结果计算。相反,它可能是由于技术限制。

接待各不相同,但必须仔细考虑
联系往往是非常直观的,因为我们习惯于用手驱动控制。“如果你触摸,触觉控制回路是好多了,”迈克尔说弗兰克,研究员、首席架构师Arteris IP。“你知道你把它打开。你觉得点。”

但是触摸屏控制很难使用。必须导航页面找到所需的功能,所有开车的时候。它可以更令人沮丧的时候,由于安全原因,有些功能不可用,而移动——即使这是一个乘客试图使用它。

“我一直自豪自己能解决的事情,”刘说。“但是花了30分钟了解如何调整这台收音机。我忘了多少点击按钮。汽车运动。它不允许我使用触摸屏。经过多次点击按钮和旋钮,它让我手动的还是不直观。我花了大概五层只是尝试我的收音机频道切换。所以我不觉得更安全。”

也很难联系所需的点可靠——特别是当道路不光滑。短时间的碰撞意味着你摸错了,现在你面对找出自己做错了什么,并试图找到你回到你最初想做什么——都在开车。“我们听到从客户长时间显示目前仪表板内的趋势,和很难(司机)触摸显示,“县说。

声音,语言是一个问题。今天,汽车有更多的声音处理能力有限,所以口音通常不被认为是像“纯”的演讲。“我说某些东西,然后通过汽车麦克风放大不理想,然后噪音,它对我没用,”Schirrmeister说。“Siri不理解我,然后生气了。”

该系统还需要训练一个人的声音。“我做这个训练语音识别我的车,”Arteris IP的弗兰克说。“要花15分钟的时间来玩。这并不是简单的。”

此外,可能会有非常具体的语法要求可能不直观。“我的车有导航系统应该语音控制,但我试过两次,我放弃了,”刘说。“你必须在一定的顺序说出那些话。否则,它不能认识到你所说的。甚至当你说它所需的秩序,它仍然可能不认识你。”

前瞻性的功能,重要的是要看看今天的年轻人想要互动。福特预测,到2022年,90%的新车将车载语音识别,基于云计算的版本上可用75%的汽车。但是一个研究世界研究发现,消除那些没有偏好后,声音是首选11到14岁的75%,但只有44%的15至18岁。”

J.D. Power还做了一个研究司机接受先进的交互功能。其结果,手势识别跌至底部的包。但这数据点可能难以理解。例如,16%的用户尝试然后放弃了手势。是因为他们不喜欢手势作为一个模式?还是因为他们有系统实现很差吗?

答案可能在于另一个号码。大约61%说他们用手势不到一半的时间。一般来说,主要问题是它工作不一致或者是不准确的。极有可能,会有更多的人使用手势如果他们更好的工作。

高级驾驶员辅助系统(ADAS)是另一种方式的汽车和司机交流,和一些烦人的找到这些通知。它能感觉他们的家规,司机,检查和事后批评每一个小细节,把司机的注意力从开车去“警报”,不是认真的。“当我试图减少曲线,因为我穿越线路,它说,“小!发呜呜声!”弗兰克说。

在其他情况下,我们的想法是好,但系统不够聪明。“我是站在红绿灯前和行人通过,”弗兰克说。“接近传感器,bing, bing, bing,必应,“因为软件在车里不能够理解我踩刹车的情况下,,我不会跑在我前面的行人。”

手机也可以充当替身直接连接到车。Schirrmeister发现挑战与驾驶应用在他的电话从他的保险公司——这可以有真正的影响,一个司机支付保险。“不知道,我现在一名乘客在我朋友的保时捷不断以每小时90英里的速度。我看着它后的第二天,因为它给了我一个警告。它说:“弗兰克,你是一个坏男孩。”

还有人担心ADAS可以做司机GPS已经做的事情。许多人仅仅依靠GPS已经完全失去了意识。他们不再遵循自然地标沿着路线。相反,他们盲目地追随GPS。“人长大的拓扑地图有一个更好的了解我们的环境,”弗兰克说。

这也可能发生ADAS吗?系统观察每一个细节,司机不再担心这些细节,因为他们假定系统将提醒他们如果某事是错误的。“如果你曾经开车不完全自动化,或帮助你每件小事,你应该已经被心,红灯你分心,”弗兰克说。“我看到红灯指示板,我做的第一件事就是把我的注意力从道路到这个东西。”

所有这些问题导致放弃一些。“可怜的早期实现可能损害整个技术,”他说。“几年后,当系统已经成熟,用户可能不愿使用他们,因为过去的经历,尽管这些过去的问题已经得到解决。

最后,大多数未来的模式-脑阅读被青年选择他们喜欢的方式来控制他们的汽车。“他们说,‘我真的不想做任何事情,我只是想考虑一下。我希望它发生,”Schirrmeister说。

谁来负责?
一个基本问题是,司机越来越需要训练他们使用自己的系统。我们如何学习车辆接受的命令或手势?我们希望司机学习手动或通过测试之前可以使用车吗?

还有的问题知道如何操作一个陌生的车辆。车辆之间总是有差异,但当租一辆车,你可以坐下来,给快速扫描看看变速杆和加热器和广播,在几秒钟,你准备好了。

如果你必须学习手册了解租车是如何工作的,相对于你的个人的车,会发生什么?将安全威胁司机分心,他们试图找出如何做一些简单的加温?

“我两次拒绝了在法兰克福机场升级到一个漂亮的,大的奔驰车,一直陪伴着我的中级奥迪,因为在家我开奥迪,”弗兰克说。“如果我想从法兰克福到一些城市我从来没去过,我怎么设置导航系统?我怎么找到地图?有些用户界面完全令人费解。”

这就提出了一个问题:是否需要一套标准的命令或手势。“这是商业上可行的和标准化的技术赚到足够的钱过汽车吗?”Schirrmeister问道。“我们不开关车辆那么多。”

如果声音控制发展的理解自然语言,然后学习语音命令不再可能是必要的。但今天的自然语言处理通常需要一个连接到云上。“当你在车里,你可能没有网络连接,”刘说。“这仍然是一个挑战在本地自然语言处理工作。”

如果姿态保持作为一个模式,然而,似乎不太可能能够跳入一个车,知道它是如何工作的。没有自然语言等价的手势。

的一部分,这是很好的技术反过来——技术设置规则,这是人类学习他们。“今天是机器的控制人类能做什么,”刘说。“所以如果你想要到未来,机器应该学习人类行为。”

你可以想象坐在一辆新车和支出几秒钟的车问您想使用的手势对各种重要功能。车然后适应人类而不是反之亦然。

结论
如果这些系统的目标是保持眼睛在路上和手在方向盘上,然后用真正的司机在现实的情况下广泛的测试应有助于清除混乱的做事方式。面临的挑战是,如果在那里做一个真正的汽车在一个真正的跟踪、重大投资已经有了。是极具挑战性的重做一个接口。这是更容易火车司机。

现实的模拟能证明什么,不为用户工作。没有一个答案会对每个人都有效。但如果大量抛弃的系统,那么投资浪费。为不同的交互的替代品——所有的证明,提供持续改进的灵活性和准确性,满足个人偏好和场景将最好的方法给用户一个很好的经历,让他们回来。工程师致力于视听技术正在帮助改善底层技术。但这将是那些计划的接口把这些技术最好的使用。