基于認知耦合的產品形態(tài)仿生設計創(chuàng)新策略研究

摘要：文章以認知耦合切入產品形態(tài)設計，并依據(jù)其在仿生設計中的分類，探究其設計創(chuàng)新策略。基于認知耦合分類，采用文獻研究法、歸納法，歸納總結出心理空間、交互空間、表征空間這三個維度，并從這三個維度分別分析現(xiàn)有關于產品形態(tài)仿生設計中的認知耦合的研究成果，闡述各維度的概念及所包含的要素，針對各維度提出相應的設計創(chuàng)新策略。針對心理空間的設計創(chuàng)新策略包括核心意象的優(yōu)先性、多重意象的識別性，針對交互空間的設計創(chuàng)新策略包括交互認知的一致性、功能形式的平衡性，針對表征空間的設計創(chuàng)新策略包括核心特征的凸顯性、產品形態(tài)的簡潔性、視覺要素的相似性。文章將認知耦合與仿生設計結合運用到產品形態(tài)設計中，深入研究基于認知耦合的仿生設計創(chuàng)新策略。

關鍵詞：認知耦合；產品形態(tài)仿生設計；創(chuàng)新策略

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A 文章編號：1004-9436（2023）10-0-03

0 引言

認知耦合是基于擴展認知理論提出的概念［1］，指用戶的認知特征與外在系統(tǒng)相應的認知特征之間的關系，通常以狀態(tài)為特征。設計中的認知耦合，可以理解為用戶通過自身的體驗和需求，借助之前使用過的產品，以聯(lián)想的方式與設計的產品形態(tài)之間的認知互動。當這種交互達到一定的耦合水平時，這種形式的設計就在一定程度上滿足了用戶的需求［2］。認知耦合理論有助于解決設計中用戶與設計師在認知特征上的匹配問題，從而更好地實現(xiàn)產品內涵情感的準確傳達。

1 理論概述

斯蒂格［3］等于2013年提出交互認知框架，任小帆在此基礎上加以總結，提出認知耦合模型。其中，心理空間中影響認知耦合強度的要素主要為用戶的認知特征與認知活動，交互空間中影響認知耦合強度的要素主要為用戶與外在系統(tǒng)的交互要素與交互行為，表征空間中影響認知耦合強度的要素主要為可調節(jié)的視覺要素，計算空間中影響認知耦合強度的要素主要為用戶與外在系統(tǒng)組成的交互系統(tǒng)［4］。認知耦合模型的提出為用戶理解產品情感的認知過程提供了可調節(jié)的途徑。

近年來，學者將認知耦合運用到產品形態(tài)仿生設計中。張阿維等［5］將認知過程分為兩個維度，通過實現(xiàn)兩個維度的認知耦合，約束其設計定位；蘇建寧［6］與陸冀寧等［7］分別從不同視角分析產品造型意象的認知耦合，以達到滿足用戶需求的目的；朱赫［8］、賀改梅等［9］157-162將認知耦合分為心理層面與視覺層面，將兩者融入設計中以達到目的；許永生等［10］在此基礎上加以完善，將形態(tài)認知耦合進一步細分為生物美感與實用功能這兩個方面。綜上，可將認知耦合在產品形態(tài)仿生設計中的運用分為心理空間、交互空間與表征空間三個維度。

2 基于認知耦合的產品形態(tài)仿生設計

基于認知耦合的產品形態(tài)仿生設計是在設計的過程中從用戶的認知與外在系統(tǒng)這兩方面綜合考慮，通過產品這個媒介實現(xiàn)用戶對產品形態(tài)的認知與對生物特征的認知的耦合，達到用戶對產品的期待，使設計方案獲得“一次成功”。本研究從認知耦合的三個維度展開，并將其融入產品形態(tài)仿生設計中，研究設計創(chuàng)新策略。

2.1 心理空間層面

用戶對生物形態(tài)的認知不僅依賴視覺、觸覺和其他感覺器官的功能，還依賴從生理到心理的知覺經(jīng)驗，包括感覺、知覺、認知、記憶、搜索、對比、形成、再認等一系列思維能力和主觀心理感受過程［11］。人類天生便對世界上的事物存在感性認知。感性認知是人對物所持有的感覺或意象，是對物在心理上的期待感受［12］。這種對生物的感性認知即用戶心理對生物特征的意象認知。因此，產品形態(tài)仿生設計中的心理空間認知耦合本質上是用戶通過完成認知活動，形成生物形態(tài)的認知特征，并與設計產品的意象認知形成認知耦合的過程。

2.2 交互空間層面

生物特征除了對生物形態(tài)的認知以外，還有對生物的特有結構、標志性行為等所形成的認知［9］159-160。該特征指的是為使產品達到某種功能，參考分析原生物的功能或構造關系，將其運用到產品形態(tài)上，使之具有與生物同樣的功能或構造關系，以滿足用戶對產品功能的需求。產品形態(tài)仿生設計中的交互空間認知耦合即將仿生生物的功能或構造關系提取出來并運用到產品的功能上，形成相應的交互要素。用戶在使用產品時，接觸到交互要素，并產生交互行為。設計通過此類交互方式與用戶對原生物相應的特征認知達成一致，即達到認知耦合狀態(tài)。

2.3 表征空間層面

通過形成心理空間與交互空間的認知耦合，設計師需要將生物特征中的意象認知與結構或功能認知通過設計與提取的仿生生物形態(tài)特征一并融合運用到產品形態(tài)上，生成用戶可觀察到的產品視覺要素，并與用戶相應的表征空間認知特征達成一致。此過程即產品形態(tài)仿生設計中的表征空間認知耦合。

3 基于認知耦合的產品形態(tài)仿生設計創(chuàng)新策略

3.1 心理空間創(chuàng)新策略

3.1.1 核心意象的優(yōu)先性

基于形態(tài)仿生設計，在對產品的認知中，用戶會通過視覺器官感受產品的形態(tài)，并進行識別，形成事物的主要意象，并與認知系統(tǒng)中的心理意象相匹配，生成感知意象［13］。能夠反映產品形象中最核心的生物特征屬性的感知意象，即核心意象。核心意象的優(yōu)先性即通過設計使用戶進行心理意象識別與匹配時，對核心意象會優(yōu)先執(zhí)行此過程。

在對心理意象的識別和匹配過程中，用戶會通過檢索自己的長期記憶，進行合理有序的判斷和推理。用戶在優(yōu)先識別產品核心意象時，會聯(lián)想到相應的生物原型，從而形成清晰的認知匹配。相反，當產品形態(tài)仿生設計的生物核心意象不明顯時，用戶很難溯源至仿生生物，易造成認知歧義和多義性，產生認知偏差，從而難以形成認知耦合。因此，提升產品形象與生物最核心特征的匹配度，有利于提高用戶對其認知的準確性。

3.1.2 多重意象的識別性

產品形象往往是復雜的，設計師在設計產品時通常會耦合多個產品形象。因此，用戶在對產品形象進行心理意象的識別與匹配時，通常不會只生成一個感知意象。多個感知意象所形成的感知意象組即多重意象。多重意象的識別性即在設計過程中控制所需耦合的產品形象數(shù)目，使用戶在解碼產品形象、識別多重意象時更為準確。

多個產品形象能賦予產品更為立體的情感，通過產品形態(tài)以信息編碼的形式傳達給用戶，形成多重意象，引發(fā)更強烈的情感共鳴，以此帶動消費。當基于耦合的設計所需的產品形象比較多時，仿生產品的刺激點會較多，用戶需要解碼的信息也較多，用戶容易因加工信息復雜而感到困惑。但是，如果所需耦合的產品形象較少，仿生產品的刺激點就會減少，這些僅有的刺激點所傳達的信息會受到限制，從而導致識別信息的丟失。根據(jù)接收到的刺激信息，用戶無法對應現(xiàn)有的認知特征，導致無法識別仿生生物、理解仿生產品。因此，適量的意象有利于與用戶建立起易識別的情感連接，促進認知耦合的形成。

3.2 交互空間創(chuàng)新策略

3.2.1 交互認知的一致性

用戶在認知事物時，不僅通過產品形態(tài)的視覺要素感知信息，還通過產品的交互行為與產品互動，并與記憶中仿生生物行為或結構關系匹配，這種形成感知的過程即交互認知。交互認知的一致性即產品的交互行為與用戶對與其對應的仿生生物的行為或結構關系的認知一致，并形成認知匹配。

交互認知的一致性有利于用戶更為直觀地感受到設計師賦予產品的情感信息，快速、準確地理解它們，產生強烈的情感共鳴。反之，不一致的交互認知易造成用戶認知混亂，不易準確地識別與之對應的生物行為或構造關系。

3.2.2 功能形式的平衡性

功能主義認為形式服從功能。然而，在當今社會，功能對形式有方向性的約束，但不能完全決定其必然的形式［14］。在形態(tài)仿生設計中，產品的功能由產品本身功能及仿生生物的行為或構造結構決定，產品的形式由產品自身結構及其所借鑒的仿生生物形態(tài)特征決定。功能形式的平衡性即產品的實用性與產品的形式性的平衡。

功能是產品價值的核心，而形式是產品功能信息的載體。隨著用戶消費觀念的不斷升級，產品的情感價值越來越受重視，功能往往無法簡單滿足用戶對產品的需求。在設計實踐中，設計師要根據(jù)功能與形式價值的實際情況對比來協(xié)調它們之間的關系。但仿生設計無論是偏向生物形態(tài)還是偏向產品本身的功能，出發(fā)點都是以用戶需求為導向，功能和形式的偏向都是根據(jù)實際設計要求來確定的。過于具象的產品形態(tài)往往對產品的實用性有一定的約束，而一些功能要求較高的產品則存在形式感相對缺乏的問題。過多地考慮功能，會導致仿生產品對生物特征的識別能力較差，形式不能充分傳達產品的內涵特征，無法形成認知耦合。因此，產品形態(tài)仿生設計過程中應權衡功能與形式之間的關系，減少兩者的沖突，達到認知耦合。

3.3 表征空間創(chuàng)新策略

3.3.1 核心特征的凸顯性

根據(jù)相關研究，用戶同一時間僅可關注有限的事物［15］。用戶通常在感知時會更關注事物重要的區(qū)域特征，即事物的核心特征，而較少關注其次要特征區(qū)域。核心特征的凸顯性即設計產品形態(tài)中體現(xiàn)仿生生物核心特征的區(qū)域在整體形態(tài)中處于更易感知的狀態(tài)。

仿生生物核心特征在仿生產品形態(tài)中的凸顯性，決定了用戶對該類信息的識別難度。在表征空間的生物形態(tài)特征提取環(huán)節(jié)，應優(yōu)先提取生物形態(tài)的核心特征，將其應用于產品的關鍵領域，即重要的產品造型部位，有利于抓住用戶視覺認知關注點，高效傳達特征信息，使用戶快速、準確地理解產品所傳達的情感。因此，在簡化仿生形態(tài)時，核心特征的抽象程度低于次要特征，從而減少特征信息的丟失，達到突出核心特征的目的。簡化同一產品的各種形態(tài)設計元素所匹配的仿生形態(tài)時，按照核心特征高提取、次要特征低提取的方法控制形態(tài)簡化程度。

3.3.2 產品形態(tài)的簡潔性

在接收仿生產品形態(tài)信息，解碼識別仿生生物原型，進而建立情感連接的過程中，快速識別仿生生物，理解產品的情感內涵，仿生過程應提取一定數(shù)量的生物特征，并將其應用于產品形態(tài)的主要特征區(qū)域，從而快速吸引用戶的注意力。減少過多特征對用戶識別過程的干擾，即產品形態(tài)的簡潔性。

簡潔性重點體現(xiàn)在生物特征的應用數(shù)量上，應用數(shù)量較多時，信息刺激的呈現(xiàn)超出了用戶的信息認知能力，延長了其識別的時間，不利于用戶對產品內涵的識別和理解。

3.3.3 視覺要素的相似性

由于生存情境不同，所以用戶對不同的生物有不同的感知和認識。生物形態(tài)是生物生命內涵信息的載體，通過形態(tài)仿生設計，可以將這些信息賦予產品的形態(tài)，并與產品的視覺元素相匹配。視覺要素的相似性是指生物生命的內涵信息與產品形態(tài)的視覺元素相匹配。

不同的生物特性所展現(xiàn)的生物特征必然不同。因此，產品形態(tài)所包含的生物特征視覺要素在某種程度上與仿生生物特征相似。相似度越高，用戶越容易通過仿生生物原型的視覺元素識別出該仿生生物原型，并在大腦中回想起該仿生生物原型的認知特征，從而聯(lián)想到該產品的情感內涵價值，形成認知耦合。視覺元素主要包括產品造型、顏色、材質等。

4 結語

本研究采用文獻研究法與歸納法，總結出心理空間認知耦合、交互空間認知耦合、表征空間認知耦合，研究了基于認知耦合的產品形態(tài)仿生設計創(chuàng)新策略，在認知耦合框架下提出了7類與產品形態(tài)仿生設計相關聯(lián)的條件要素：優(yōu)先性、識別性、一致性、平衡性、凸顯性、簡潔性、相似性，并提出相應的設計創(chuàng)新策略。本研究還有一定的不足，仍存在一些要素未充分考慮，后續(xù)研究可考慮擴展研究更多要素及其對應的策略。

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作者簡介：陳榕（1998—），男，江西贛州人，碩士在讀，研究方向：認知耦合。