基于物聯(lián)網(wǎng)鏡像的在線購物五覺體驗(yàn)?zāi)Ｐ蜆?gòu)建

高錫榮 周坤露 韓虎

摘 要：針對(duì)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)購物消費(fèi)者感官體驗(yàn)失真這一困局，引入物聯(lián)網(wǎng)鏡像體驗(yàn)購物場景，并將其劃分為五覺鏡像化和五覺鏡像體驗(yàn)兩個(gè)子過程?；谠搱鼍皹?gòu)建物聯(lián)網(wǎng)鏡像體驗(yàn)購物的數(shù)理模型，并以觸覺為例，演示物聯(lián)網(wǎng)在線購物觸覺體驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)框架及技術(shù)支撐。研究發(fā)現(xiàn)：商品五覺鏡像化轉(zhuǎn)換為商品五覺鏡像體驗(yàn)的過程存在技術(shù)誤差；物聯(lián)網(wǎng)購物將在線體驗(yàn)維度由“視聽”二覺擴(kuò)大到“視聽觸嗅味”五覺，同時(shí)降低了體驗(yàn)灰度，從而使消費(fèi)者在線購物體驗(yàn)更接近于實(shí)體店購物；物聯(lián)網(wǎng)鏡像體驗(yàn)購物要運(yùn)用智能傳感裝置采集商品五覺信息，再將商品五覺信息解析為電子數(shù)據(jù)上傳到網(wǎng)絡(luò)，并在網(wǎng)絡(luò)中匯聚為商品的五覺鏡像，最終還原傳導(dǎo)至消費(fèi)者佩戴的穿戴設(shè)備，讓消費(fèi)者遠(yuǎn)程體驗(yàn)到商品的五覺屬性。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；鏡像；在線購物；五覺體驗(yàn)

中圖分類號(hào)：F716

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-8268（2023）03-0082-11

互聯(lián)網(wǎng)開啟了虛擬世界之門，并反過來影響實(shí)體世界，在線購物就是互聯(lián)網(wǎng)虛擬世界影響實(shí)體世界的真實(shí)寫照之一。在線購物改變了消費(fèi)模式，解決了實(shí)體店購物消費(fèi)者空間受限問題，催生了電子商務(wù)這種全新的商業(yè)形態(tài)，而4G移動(dòng)寬帶技術(shù)則將電子商務(wù)推向了發(fā)展的高峰。

但是，基于4G的網(wǎng)絡(luò)購物存在諸多局限，其中，消費(fèi)者真實(shí)體驗(yàn)感缺失就是亟待解決的難題。4G網(wǎng)絡(luò)只能近似傳輸商品的部分視、聽屬性，消費(fèi)者無法直觀感受商品的觸覺、嗅覺和味覺屬性，這種體驗(yàn)缺陷將嚴(yán)重妨礙消費(fèi)者感知商品的各項(xiàng)屬性，導(dǎo)致所購非所需的錯(cuò)配問題。如果體驗(yàn)失真，這一線上電商的“硬傷”得不到有效解決，就勢(shì)必會(huì)影響甚至制約電子商務(wù)的發(fā)展。

隨著5G技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用，在線購物從互聯(lián)網(wǎng)躍遷至物聯(lián)網(wǎng)是大勢(shì)所趨。物聯(lián)網(wǎng)相較于互聯(lián)網(wǎng)的最大優(yōu)勢(shì)是可以將物理實(shí)體分解為高維電子信息，上傳至網(wǎng)絡(luò)，并在網(wǎng)上建立實(shí)體的數(shù)字鏡像。隨著智能傳感、數(shù)字孿生等技術(shù)的迭代升級(jí)，鏡像與實(shí)體會(huì)變得高度相似，最后虛實(shí)難辨，宛如一對(duì)孿生體。利用物聯(lián)網(wǎng)，可將商品的視、聽、觸、嗅、味等五覺屬性傳送至網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)上建立商品五覺屬性鏡像，再將五覺鏡像提供給消費(fèi)者進(jìn)行遠(yuǎn)程體驗(yàn)。屆時(shí)，將大幅提升消費(fèi)者在線購物的真實(shí)感知效用，彌補(bǔ)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)購物的五覺體驗(yàn)缺陷。

一、相關(guān)文獻(xiàn)回顧

（一）5G與物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)研究

5G與物聯(lián)網(wǎng)相輔相成，它有非常高的載頻、巨大的帶寬、極端的基站和設(shè)備密度，以及前所未有的天線數(shù)量，可提供普遍的高速率覆蓋和無縫的用戶體驗(yàn)^［1］。5G蜂窩系統(tǒng)提供無處不在、高可靠、可擴(kuò)展和經(jīng)濟(jì)高效的連接，是全球物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素^［2］。Agiwal等認(rèn)為，5G在設(shè)備的互操作性、應(yīng)用和服務(wù)方面提供了一個(gè)范式轉(zhuǎn)換，可滿足物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展需求^［3］。Leminen等認(rèn)為，未來經(jīng)濟(jì)格局的塑造與物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展關(guān)系密切，物聯(lián)網(wǎng)賦能使得現(xiàn)實(shí)世界不斷網(wǎng)絡(luò)化和智能化，利用物聯(lián)網(wǎng)可創(chuàng)造新的體驗(yàn)場景^［4］。趙樹梅等認(rèn)為，5G、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)可以催生新經(jīng)濟(jì)業(yè)態(tài)和開發(fā)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，并不斷提升顧客體驗(yàn)^［5］。鄭亦麒指出，物聯(lián)網(wǎng)在電子商務(wù)領(lǐng)域中具有十分廣闊的應(yīng)用前景，不僅能給電子商務(wù)帶來新經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，而且能徹底解決其中存在的一系列問題^［6］。Harrison認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能為電子商務(wù)提供更細(xì)微可用的信息，這些信息在生成后不久就會(huì)被自動(dòng)收集并隨時(shí)可供共享^［7］。

（二）在線體驗(yàn)的相關(guān)研究

目前，購物體驗(yàn)正不斷從實(shí)體店的現(xiàn)場體驗(yàn)躍遷到電商平臺(tái)的在線體驗(yàn)。然而，在線購物體驗(yàn)弊端凸顯，消費(fèi)者在網(wǎng)絡(luò)購物時(shí)，不能像傳統(tǒng)線下購物那樣去觸摸和體驗(yàn)商品，沒有對(duì)商品的真實(shí)感覺，故而提升消費(fèi)者在線購物體驗(yàn)迫在眉睫。賀和平等認(rèn)為，在線零售商可以基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來提升消費(fèi)者的購物體驗(yàn)，例如遠(yuǎn)距臨場感^［8］。黃永林等指出，5G、AI、云計(jì)算等技術(shù)的運(yùn)用可讓消費(fèi)者擁有購物的沉浸式體驗(yàn)^［9］。李光明等通過構(gòu)建交互性和生動(dòng)性對(duì)消費(fèi)者在線購物體驗(yàn)影響的機(jī)理模型，指出網(wǎng)絡(luò)零售的交互性和生動(dòng)性均有助于提升消費(fèi)者在線體驗(yàn)感^［10］。鐘科等從觸覺的角度，論證了感官體驗(yàn)會(huì)影響消費(fèi)者的態(tài)度^［11］。趙宏霞等經(jīng)過研究，認(rèn)為在網(wǎng)購環(huán)境中，良好的商品展示可以增強(qiáng)消費(fèi)者的臨場感，從而產(chǎn)生一種虛擬的觸覺感知^［12］。彭凱平等認(rèn)為，視覺、聽覺、嗅覺、味覺和觸覺會(huì)影響個(gè)體的身體體驗(yàn)^［13］。

（三）五覺數(shù)字化的相關(guān)研究

物聯(lián)網(wǎng)拓展了在線體驗(yàn)的維度，可實(shí)現(xiàn)視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺等多維屬性的遠(yuǎn)程感知。王正沛等指出，未來的電商將在新零售的基礎(chǔ)上向更加智能、體驗(yàn)更加真實(shí)的方向演變^［14］。Azuma等提出混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可用于拓展體驗(yàn)維度^［15］。李華君等提出，虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和混合現(xiàn)實(shí)等沉浸技術(shù)打破了虛擬世界和現(xiàn)實(shí)世界的第一道屏障^［16］。宋愛國等構(gòu)建了基于云端的多模態(tài)力觸覺信息感知平臺(tái)框架，用戶可通過多種力觸覺交互設(shè)備，再現(xiàn)物體的物理屬性^［17］。王妍等認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)使得觸覺的交互不再是心靈的意向性建構(gòu)和視觸覺的仿像，而是實(shí)在的生命活動(dòng)^［18］。Yu等發(fā)明了“皮膚VR”觸覺反饋系統(tǒng)，可將傳統(tǒng)聽覺和視覺的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)擴(kuò)展至多觸覺感知。其經(jīng)過研究，發(fā)現(xiàn)嗅覺和電刺激味覺作為一種組合存在協(xié)同作用，多感官刺激混合在一起時(shí)，參與者的味覺感知效果明顯提升^［19］。Ranasinghe等將味覺、嗅覺和顏色模擬技術(shù)合并，開發(fā)了一個(gè)交互式系統(tǒng)，能夠提供味覺、嗅覺和視覺刺激來增強(qiáng)味覺體驗(yàn)^［20］。Kerruish認(rèn)為，數(shù)字驅(qū)動(dòng)的氣味感知可以通過手機(jī)和氣味傳輸?shù)腦ML協(xié)議實(shí)現(xiàn)^［21］。Cheok等提出了一種數(shù)字接口來刺激嗅覺的方法，通過用微弱的電脈沖刺激鼻甲的嗅覺感受器來實(shí)現(xiàn)嗅覺的數(shù)字化傳導(dǎo)，使得通過互聯(lián)網(wǎng)以數(shù)字方式體驗(yàn)嗅覺成為可能^［22］。周星等認(rèn)為，元宇宙可實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)和現(xiàn)實(shí)世界的嫁接組合，帶給人們近似真實(shí)的感官體驗(yàn)^［23］。

綜上所述，現(xiàn)有研究主要集中在使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)在線五覺感知的前沿性預(yù)測階段，未見將商品五覺屬性數(shù)字化應(yīng)用于在線體驗(yàn)購物的探討，缺乏對(duì)在線購物五覺體驗(yàn)的技術(shù)框架搭建和數(shù)理建模，而這正是本文想要探究的問題。

二、研究設(shè)計(jì)

（一）核心概念定義

1.五覺：人類感官中的視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺。

2.商品五覺屬性：在人體對(duì)商品的感知過程中，商品帶給人體視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺感受的自有屬性，包括商品的顏色、音色、觸感、氣息和味道等。

3.物聯(lián)網(wǎng)鏡像：物理實(shí)體通過智能傳感和數(shù)字孿生等技術(shù)，在物聯(lián)網(wǎng)中映射形成數(shù)字孿生體；二者高度相似，宛如鏡像關(guān)系。

4.五覺鏡像體驗(yàn)：將商品五覺屬性的鏡像逆轉(zhuǎn)為消費(fèi)者可直觀感知的過程。

（二）場景與對(duì)照

本文研究場景為物聯(lián)網(wǎng)鏡像體驗(yàn)購物，對(duì)照為實(shí)體店現(xiàn)場體驗(yàn)購物、互聯(lián)網(wǎng)虛擬體驗(yàn)購物。三者的相關(guān)對(duì)比如表1所示。

三、物聯(lián)網(wǎng)鏡像購物的五覺體驗(yàn)過程

（一）商品五覺鏡像化

商品五覺鏡像化，是指將商品五覺屬性（即商品的視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺）信息映射到網(wǎng)絡(luò)世界，形成商品實(shí)體在網(wǎng)上的五覺鏡像投影。

商品五覺鏡像化的具體實(shí)施，首先要運(yùn)用智能傳感裝置采集商品五覺屬性信息，然后再將商品五覺屬性信息解析為電子數(shù)據(jù)上傳到網(wǎng)絡(luò)，最后在網(wǎng)上匯聚組裝成為商品五覺鏡像這里的網(wǎng)絡(luò)特指物聯(lián)網(wǎng)。。上述過程可劃分為智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和孿生化四個(gè)階段，詳如圖1所示。

智能化。指運(yùn)用智能傳感裝置采集商品五覺屬性信息。原則上，五覺屬性需要五大類傳感裝置，即視覺類、聽覺類、觸覺類、嗅覺類和味覺類傳感裝置，且每大類傳感裝置又可根據(jù)商品個(gè)性特征細(xì)分為若干小類。理論上，為采集商品五覺屬性信息，需安裝大量的智能傳感裝置；若要使感知的真實(shí)度更高，則要安裝更多更高級(jí)的智能傳感裝置。

數(shù)字化。指將商品五覺屬性信息解析為電子數(shù)據(jù)。信息的解析即對(duì)信息的量化、編碼過程，商品的視覺、聽覺、觸覺、嗅覺和味覺屬性信息，經(jīng)過量化編碼解析為以二進(jìn)制比特流形式存在的五覺屬性信息數(shù)據(jù)形態(tài)，其數(shù)字化過程及質(zhì)量主要受制于芯片品級(jí)及計(jì)算技術(shù)。

網(wǎng)絡(luò)化。指將商品五覺屬性信息數(shù)據(jù)上傳到網(wǎng)絡(luò)。商品五覺屬性是實(shí)體性質(zhì)的，因此，上傳五覺屬性信息必須依托物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)需要5G及以上的通信技術(shù)作為支撐，且通信技術(shù)等級(jí)越高，商品五覺屬性信息的網(wǎng)絡(luò)化效果越好。

孿生化。指在網(wǎng)上構(gòu)筑商品五覺鏡像。孿生化是虛實(shí)融合技術(shù)的集成，是將物理實(shí)體轉(zhuǎn)化為高度相似的虛擬鏡像，讓虛擬鏡像幾乎與物理實(shí)體無差別。商品五覺屬性的孿生化，就是運(yùn)用數(shù)字孿生技術(shù)將商品五覺屬性信息匯聚投影到網(wǎng)絡(luò)空間，形成與實(shí)物商品五覺屬性高度近似的鏡像體。

（二）商品五覺鏡像體驗(yàn)

商品五覺鏡像體驗(yàn)是指將網(wǎng)絡(luò)空間中匯聚的商品五覺鏡像還原傳導(dǎo)至消費(fèi)者的五感器官，讓消費(fèi)者遠(yuǎn)程體驗(yàn)商品的五覺屬性。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)購物模式間接將商品的視聽屬性以圖片和視頻的模式傳輸至網(wǎng)絡(luò)供消費(fèi)者瀏覽，即從商品，到網(wǎng)絡(luò)中的商品圖片、視頻，再到消費(fèi)者透過屏幕間接感知到的僅含視聽屬性的商品。而商品五覺鏡像體驗(yàn)則是從傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)購物模式出發(fā)，結(jié)合商品五覺鏡像化演繹出商品五覺鏡像體驗(yàn)過程。從表現(xiàn)形式上看，商品五覺鏡像體驗(yàn)過程正好是商品五覺鏡像化過程的逆轉(zhuǎn)，如果說商品五覺鏡像化是由實(shí)化虛，那么商品五覺鏡像體驗(yàn)就是由虛返實(shí)。圖2對(duì)這兩個(gè)過程進(jìn)行了串聯(lián)。

四、物聯(lián)網(wǎng)鏡像購物的五覺體驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

（一）商品五覺鏡像化模型

設(shè)實(shí)物商品的五覺屬性矩陣X為

式（1）中：x_ij（i=1，…，m；j=1，…，5），表示商品i的第j覺屬性，共有m種商品，每種商品皆有視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺等五覺屬性。為實(shí)現(xiàn)商品五覺屬性的遠(yuǎn)程感知，需要將商品五覺屬性轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)鏡像。設(shè)商品鏡像化轉(zhuǎn)換矩陣F為

式（2）中：f_ij（i=1，…，m；j=1，…，5），表示商品i第j覺屬性的鏡像化轉(zhuǎn)換因子。五覺鏡像化過程中，由于各種干擾因素的存在，商品五覺屬性的鏡像化轉(zhuǎn)換過程存在誤差。隨著傳感裝置的升級(jí)迭代，誤差將不斷縮小，卻很難消除。設(shè)鏡像化誤差矩陣Ω^（o）為

式（3）中：ω^（o）_ij（i=1，…，m；j=1，…，5），表示商品i第j覺屬性的鏡像化誤差。

據(jù)式（1）、（2）、（3），可構(gòu)建商品五覺鏡像化模型，如式（4）

式（4）中：X^v為商品五覺鏡像矩陣，且有

式（5）中：x^v_ij（i=1，…，m；j=1，…，5），表示商品i第j覺屬性的網(wǎng)絡(luò)鏡像；⊙為矩陣點(diǎn)乘符號(hào)，且有

（X+Ω^（o））可展開為

式（4）表明，實(shí)物商品的五覺屬性矩陣X經(jīng)過鏡像化轉(zhuǎn)換F，得到商品五覺鏡像X^v，且鏡像X^v與實(shí)物X之間存在誤差Ω^（o）。

（二）商品五覺鏡像體驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

為實(shí)現(xiàn)消費(fèi)者遠(yuǎn)程感知商品五覺信息的目的，需將商品五覺鏡像還原為體驗(yàn)體。設(shè)鏡像還原轉(zhuǎn)換矩陣G為

式（8）中：g_ij（i=1，…，m；j=1，…，5），表示商品i第j覺鏡像的還原轉(zhuǎn)換因子。由于各種干擾因素的存在，商品五覺鏡像的還原轉(zhuǎn)換亦存在誤差。設(shè)鏡像還原誤差矩陣Ω^（in）為

式（9）中：ω^（in）_ij（i=1，…，m；j=1，…，5），表示商品i第j覺鏡像的還原誤差。

據(jù)式（5）、（8）、（9），可構(gòu)建商品五覺鏡像體驗(yàn)?zāi)Ｐ腿缡剑?0）

式（10）中：X^s為商品鏡像還原矩陣，且有

式（11）中：x^s_ij（i=1，…，m；j=1，…，5），表示商品i第j覺鏡像的還原屬性。另有

式（10）表明，商品的五覺鏡像矩陣X^v，經(jīng)過還原轉(zhuǎn)換G，得到商品五覺鏡像還原屬性X^s，且還原屬性X^s與鏡像X^v之間存在誤差Ω^（in）。

綜合式（4）和式（10），商品五覺鏡像體驗(yàn)的兩個(gè)代數(shù)轉(zhuǎn)換過程如圖3所示。

五、物聯(lián)網(wǎng)鏡像購物的五覺體驗(yàn)效果

（一）五覺體驗(yàn)效果度量

不論是線下購物還是網(wǎng)絡(luò)購物，消費(fèi)者都要求商品能滿足視覺、聽覺、觸覺、嗅覺和味覺的感知。現(xiàn)實(shí)空間中，商品的五覺屬性可以被消費(fèi)者直接捕捉，而網(wǎng)絡(luò)世界中，用戶接觸的是數(shù)字化商品，數(shù)字化五覺信息會(huì)部分丟失?？疾焓剑?）和式（10）所描述的物聯(lián)網(wǎng)鏡像購物五覺體驗(yàn)?zāi)Ｐ停M(fèi)者最后所感受到的商品五覺屬性存在兩輪誤差，一是實(shí)體鏡像化誤差，二是鏡像還原誤差。鑒于上述誤差，可定義消費(fèi)者五覺體驗(yàn)真實(shí)度概念如式（14）

式（14）中：j=1，…，5;θ_j∈［0，1］，θ_j為消費(fèi)者第j覺體驗(yàn)真實(shí)度（相對(duì)值），x_j為實(shí)物商品的第j覺物理屬性，ω^（o）_j為第j覺鏡像化誤差，ω^（in）_j為第j覺鏡像還原誤差（j=1，…，5）。

θ_j的取值范圍為［0，1］。當(dāng)θ_j=0時(shí)，商品第j覺屬性對(duì)消費(fèi)者完全無感，體驗(yàn)的五覺屬性完全失真；當(dāng)θ_j=1時(shí)，商品第j覺屬性被消費(fèi)者完全感知；但一般情況下，θ_j的取值介于0～1之間，表明商品第j覺屬性被消費(fèi)者部分感知。

基于五覺體驗(yàn)真實(shí)度θ_j，可定義消費(fèi)者五覺體驗(yàn)效果測度S，如式（15）

式（15）中：μ_j（j=1，…，5），為消費(fèi)者賦予商品第j覺屬性的重要性權(quán)重。

（二）五覺體驗(yàn)效果分析

1.體驗(yàn)維度增加效應(yīng)

在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)購物場景中，消費(fèi)者能夠遠(yuǎn)程體驗(yàn)的感官維度僅限于視覺和聽覺兩個(gè)，體驗(yàn)維度的減少導(dǎo)致了五覺體驗(yàn)的偏差，進(jìn)而導(dǎo)致了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)購物的錯(cuò)配。但在物聯(lián)網(wǎng)鏡像購物場景下，商品的五覺屬性都能夠通過網(wǎng)絡(luò)傳導(dǎo)，消費(fèi)者能夠遠(yuǎn)程體驗(yàn)的感官維度可以從視覺和聽覺兩個(gè)擴(kuò)展到視覺、聽覺、觸覺、嗅覺和味覺五個(gè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)商品的五覺遠(yuǎn)程體驗(yàn)。

從商品體驗(yàn)的五覺維度數(shù)量上看，物聯(lián)網(wǎng)鏡像購物和實(shí)體店現(xiàn)場購物幾乎是無區(qū)別的，二者都遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)購物的視聽兩覺體驗(yàn)維度，這就是物聯(lián)網(wǎng)鏡像購物的體驗(yàn)維度增加效應(yīng)。

2.體驗(yàn)灰度降低效應(yīng)

受限于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的缺陷，消費(fèi)者在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)購物中所體驗(yàn)到的商品視聽屬性，與商品實(shí)物的現(xiàn)場視聽屬性存在明顯差異。也就是說，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)購物的視聽體驗(yàn)真實(shí)度θ_j取值往往偏低，這種差異會(huì)導(dǎo)致消費(fèi)者遠(yuǎn)程體驗(yàn)不夠準(zhǔn)確，即出現(xiàn)所謂體驗(yàn)灰度問題。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，可顯著提升商品五覺屬性的網(wǎng)絡(luò)傳導(dǎo)效果，使得消費(fèi)者遠(yuǎn)程體驗(yàn)到的商品五覺屬性無限接近于真實(shí)狀態(tài)。也就是說，物聯(lián)網(wǎng)鏡像購物的五覺體驗(yàn)真實(shí)度θ_j可以不斷迫近1，從而大大降低體驗(yàn)灰度問題，這就是物聯(lián)網(wǎng)鏡像購物的體驗(yàn)灰度降低效應(yīng)。

受惠于體驗(yàn)維度的增加和體驗(yàn)灰度的降低，物聯(lián)網(wǎng)鏡像購物的五覺體驗(yàn)效果值S遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)購物，并可充分接近于實(shí)體購物體。物聯(lián)網(wǎng)鏡像購物、傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)購物和實(shí)體店現(xiàn)場購物的五覺體驗(yàn)效果對(duì)比如圖4所示。

六、五覺體驗(yàn)的實(shí)作示例及技術(shù)實(shí)現(xiàn)：以觸覺為例

（一）在線觸覺體驗(yàn)的一般過程

商品觸覺體驗(yàn)的具體過程分如下幾步。首先，要運(yùn)用智能傳感裝置采集商品觸覺屬性信息；其次，將商品觸覺屬性信息解析為電子數(shù)據(jù)上傳到網(wǎng)絡(luò)，并在網(wǎng)絡(luò)空間匯聚成為商品觸覺鏡像；最后，還原傳導(dǎo)至消費(fèi)者佩戴的穿戴設(shè)備，讓消費(fèi)者遠(yuǎn)程體驗(yàn)到商品的觸覺屬性。消費(fèi)者作為觸覺信息的被動(dòng)接收方，其佩戴的可穿戴設(shè)備可根據(jù)消費(fèi)者偏好選擇性地還原觸覺維度信息，使得商品觸覺由實(shí)化虛、由虛返實(shí)。商品觸覺體驗(yàn)的具體流程如圖5所示。

（二）觸覺體驗(yàn)的代數(shù)表達(dá)

1.商品觸覺鏡像化的代數(shù)表達(dá)

視覺上，一幅圖片會(huì)有不同的顏色；同樣，商品的觸覺屬性也不固定。例如，一件衣服的展示層和皮膚接觸層，有圖案的區(qū)域與平整的區(qū)域，會(huì)讓消費(fèi)者有不同的觸感。即商品可以由不同的觸覺參數(shù)區(qū)域塊組成。設(shè)商品的觸覺維度參數(shù)矩陣T為

式（16）中：t_ij（i=1，…，k；j=1，…，l），表示商品區(qū)域塊i的j觸覺維度數(shù)據(jù)，共有k塊不同觸覺屬性區(qū)域，l個(gè)觸覺維度。為實(shí)現(xiàn)商品觸覺屬性的遠(yuǎn)程感知，首先需要將商品觸覺屬性轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)鏡像。設(shè)商品觸覺鏡像化轉(zhuǎn)換矩陣N為

式（17）中：n_ij（i=1，…，k；j=1，…，l），表示商品區(qū)域i第j觸覺維度屬性的鏡像化轉(zhuǎn)換因子。觸覺鏡像化過程中，由于各種干擾因素的存在，商品觸覺屬性的鏡像化轉(zhuǎn)換是存在誤差的。設(shè)觸覺鏡像化誤差矩陣Ω^（m）為

式（18）中：ω^（m）_ij（i=1，…，k；j=1，…，l），表示商品區(qū)域i第j觸覺維度屬性的鏡像化誤差。

基于式（16）、（17）、（18），可構(gòu)建商品觸覺鏡像化模型，如式（19）

式（19）中：T^v為商品觸覺鏡像矩陣，且有

式（20）中：t^v_ij（i=1，…，k；j=1，…，l），表示商品區(qū)域i第j觸覺維度屬性的網(wǎng)絡(luò)鏡像；⊙為矩陣點(diǎn)乘符號(hào)，且有

式（19）表明，實(shí)物商品的觸覺屬性T經(jīng)過鏡像化轉(zhuǎn)換N，得到商品觸覺鏡像T^v，且鏡像T^v與實(shí)物T之間存在誤差Ω^（m）。

2.觸覺鏡像體驗(yàn)代數(shù)表達(dá)

為實(shí)現(xiàn)消費(fèi)者遠(yuǎn)程感知商品觸覺信息，需要將商品觸覺鏡像還原為體驗(yàn)體。設(shè)觸覺鏡像還原轉(zhuǎn)換矩陣R為

式（23）中：r_ij（i=1，…，k；j=1，…，l），表示商品區(qū)域i第j觸覺維度鏡像的還原轉(zhuǎn)換因子。由于各種干擾因素的存在，商品觸覺鏡像的還原轉(zhuǎn)換亦存在誤差。設(shè)觸覺鏡像還原誤差矩陣Ω^（e）為

式（24）中：ω^（e）_ij（i=1，…，k；j=1，…，l），表示商品區(qū)域i第j觸覺維度鏡像的還原誤差。

據(jù)式（20）、（23）、（24）可構(gòu)建商品觸覺鏡像體驗(yàn)?zāi)Ｐ停缡剑?5）

式（25）中：T^s為商品觸覺鏡像還原矩陣，且有

式（26）中：t^s_ij（i=1，…，k；j=1，…，l），表示商品區(qū)域i第j觸覺維度鏡像的還原屬性。另有

式（25）表明，商品的觸覺鏡像T^v，經(jīng)過還原轉(zhuǎn)換R，得到商品觸覺鏡像還原屬性T^s，且還原屬性T^s與鏡像T^v之間存在誤差Ω^（e）。

（三）觸覺體驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

要明白觸覺體驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)要求，就要明晰觸覺的生理識(shí)別過程。人類的皮膚上分布著緊密排列的觸覺感受器，它們既有明確的分工，又會(huì)相互協(xié)調(diào)。每一個(gè)觸覺感受器都通過神經(jīng)纖維與中樞神經(jīng)系統(tǒng)相連，從而創(chuàng)造出豐富的觸覺感受。

觸覺生理識(shí)別過程。感受器獲取人類與外界互動(dòng)的信息并將之轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，經(jīng)神經(jīng)纖維傳輸至神經(jīng)系統(tǒng)，最終經(jīng)大腦皮層處理實(shí)現(xiàn)觸覺感知，這個(gè)過程中核心組件分為感受器、轉(zhuǎn)化器、傳輸通道、處理器四個(gè)模塊。物聯(lián)網(wǎng)在線購物觸覺體驗(yàn)的對(duì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)如下。

1.柔性神經(jīng)元陣列實(shí)現(xiàn)感知與轉(zhuǎn)化

為高度還原人類觸覺感知過程，一種柔性的類皮膚神經(jīng)元陣列被引入。柔性是指所依托材料的類皮膚性，其形變的自由度高，以盡可能貼合消費(fèi)者的皮膚表面。它能高效模擬人類觸摸動(dòng)作，從而準(zhǔn)確采集物體觸覺特征并反饋信號(hào)。柔性神經(jīng)元陣列由多個(gè)神經(jīng)元組件構(gòu)成，組件中包含傳感層和反饋層。傳感層用于收集消費(fèi)者行為數(shù)據(jù)并模擬消費(fèi)者觸摸動(dòng)作，充當(dāng)感受器；反饋層用于轉(zhuǎn)化傳感層反饋數(shù)據(jù)，充當(dāng)轉(zhuǎn)化器（見圖6）。

通過柔性神經(jīng)元陣列技術(shù)，可收集商品各觸覺維度特征。針對(duì)觸覺的不同維度，使用對(duì)應(yīng)的傳感器收集商品的觸覺屬性信息，在網(wǎng)絡(luò)空間數(shù)字化表征該商品，形成網(wǎng)絡(luò)鏡像。傳感器直接作用于商品實(shí)物，避免人為輸入，還可以捕捉消費(fèi)者行為，模擬消費(fèi)者觸摸動(dòng)作。

2.觸碰檢測實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)感知

通過柔性神經(jīng)元陣列模具模仿消費(fèi)者的觸摸動(dòng)作，模擬動(dòng)態(tài)觸摸過程，從而收集觸摸過程中的觸覺信號(hào)。模擬消費(fèi)者觸摸動(dòng)作并作用于商品鏡像需要觸碰檢測技術(shù)，它是觸覺反饋的前提，如果未發(fā)生觸碰，就不會(huì)有觸覺反饋。觸碰檢測可以確定觸碰發(fā)生時(shí)刻，以及消費(fèi)者觸摸動(dòng)作的力度、角度、位置等信息。消費(fèi)者觸摸動(dòng)作相對(duì)于商品鏡像的切入位置確定了商品鏡像不同的觸覺屬性區(qū)，消費(fèi)者動(dòng)作的參數(shù)刻畫影響觸覺反饋信號(hào)。觸碰檢測通過實(shí)時(shí)收集消費(fèi)者觸摸動(dòng)作參數(shù)信息，確定商品鏡像觸覺屬性區(qū)的具體位置，是精準(zhǔn)采集觸覺反饋信號(hào)的前提。

3.物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸

依托物聯(lián)網(wǎng)完成商品觸覺屬性各維度信息的傳輸。首先，在網(wǎng)絡(luò)空間構(gòu)建商品觸覺鏡像；其次，將模擬的消費(fèi)者觸覺動(dòng)作映射到網(wǎng)絡(luò)空間，與商品觸覺鏡像形成交互；最后，生成觸覺反饋信號(hào)，作為反饋層觸覺模擬的信號(hào)源。不同觸覺維度傳感器收集的信息按照各維度的特有規(guī)則記錄，用于區(qū)別各維度的數(shù)字化表征格式。

4.可穿戴設(shè)備實(shí)現(xiàn)觸覺體驗(yàn)

通過執(zhí)行裝置——集傳感與反饋為一體的柔性材料與可穿戴設(shè)備的集成體——完成觸覺各維度異質(zhì)信號(hào)到觸覺的體驗(yàn)。由于柔性類皮膚材料的功能限制，不能全面模擬觸覺的各維度表現(xiàn)形式，需配合可穿戴設(shè)備完成觸覺的真實(shí)模擬。可穿戴設(shè)備通常安裝在手或身體其他部位，直接在皮膚上模擬對(duì)應(yīng)感覺，擁有諸如振動(dòng)、側(cè)向皮膚拉伸和正常皮膚變形等功能。利用材質(zhì)與人類皮膚相似的摩擦力與表面形狀可變的、機(jī)械屬性和表面屬性混合的可穿戴設(shè)備，以及集成高度細(xì)微反饋裝置組合成的自動(dòng)反饋系統(tǒng)，將商品各維度觸覺信號(hào)轉(zhuǎn)化為人類皮膚可感知的觸覺，賦予消費(fèi)者遠(yuǎn)程觸覺體驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

（四）觸覺體驗(yàn)實(shí)現(xiàn)框架

物聯(lián)網(wǎng)在線觸覺體驗(yàn)框架的商品觸覺特征有采集、商品鏡像生成、消費(fèi)者觸摸動(dòng)作模擬和觸覺模擬體驗(yàn)四個(gè)核心模塊。商品觸覺特征采集模塊通過各類傳感器采集商品對(duì)應(yīng)維度的觸覺特征；商品鏡像生成是利用已有的觸覺特征信息，在網(wǎng)絡(luò)空間形成商品觸覺鏡像；消費(fèi)者觸摸動(dòng)作模擬和觸覺模擬體驗(yàn)則是通過柔性類皮膚材料以及可穿戴設(shè)備感知消費(fèi)者觸摸動(dòng)作、反饋并處理觸摸信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程目標(biāo)商品的觸覺感知（見圖7）。

構(gòu)建可交互、在線購物場景中商品觸覺屬性可感知的觸覺感知框架，參與主體可以觸摸到所需商品，結(jié)合視、聽媒體流，提供多感官交互功能。需要指出的是，高保真地再現(xiàn)觸覺維度及精確測量是觸覺體驗(yàn)感的重要影響因素，影響觸覺感知效果的其他因素還包括硬件的可用性和表現(xiàn)力、網(wǎng)絡(luò)延遲等。消除或者降低以上因素的干擾，有利于再現(xiàn)真實(shí)觸覺體驗(yàn)。

七、結(jié) 論

本研究為解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)購物中出現(xiàn)的消費(fèi)者感官體驗(yàn)失真這一困局，基于5G物聯(lián)網(wǎng)數(shù)字技術(shù)，構(gòu)建了基于物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程鏡像的在線購物五覺體驗(yàn)?zāi)Ｐ停黾恿司W(wǎng)絡(luò)購物體驗(yàn)維度，降低了網(wǎng)絡(luò)購物體驗(yàn)灰度，搭建了觸覺遠(yuǎn)程體驗(yàn)實(shí)現(xiàn)框架，顯著提升了消費(fèi)者在線購物體驗(yàn)效果。

第一，物聯(lián)網(wǎng)鏡像購物的五覺體驗(yàn)過程，分商品五覺鏡像化和五覺鏡像體驗(yàn)兩大技術(shù)步驟。其中，商品五覺鏡像化包括商品五覺屬性的智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和孿生化四個(gè)階段，商品五覺鏡像體驗(yàn)則是將商品五覺鏡像逆轉(zhuǎn)為消費(fèi)者直觀感知的商品五覺感受。

第二，物聯(lián)網(wǎng)鏡像購物五覺體驗(yàn)?zāi)Ｐ桶ㄉ唐肺逵X鏡像化模型和商品五覺鏡像體驗(yàn)?zāi)Ｐ?。前者描述商品五覺屬性轉(zhuǎn)換為五覺鏡像的過程，后者描述商品五覺鏡像還原為消費(fèi)者可感的商品五覺屬性。兩個(gè)轉(zhuǎn)換過程都存在技術(shù)誤差。

第三，與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)購物相比，物聯(lián)網(wǎng)購物將在線體驗(yàn)維度由“視聽”二覺提升到“視聽觸嗅味”五覺，同時(shí)還降低了體驗(yàn)灰度，使消費(fèi)者在線購物體驗(yàn)更接近于實(shí)體店購物。

科學(xué)構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)鏡像的在線購物五覺體驗(yàn)?zāi)Ｐ?，厘清五覺體驗(yàn)實(shí)現(xiàn)框架，有助于改善網(wǎng)絡(luò)購物環(huán)境，提升消費(fèi)者在線購物滿意度，催生5G物聯(lián)網(wǎng)情境下的新電商業(yè)態(tài)。

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Construction of five-sense experience modelfor online shopping based on IoT mirroring

GAO Xirong， ZHOU Kunlu， HAN Hu

（School of Economics and Management， Chongqing University of Posts and Telecommunications， Chongqing 400065， China）

Abstract：Aiming at the distortion of consumer sensory experience in traditional online shopping， the IoT mirror experience shopping scenario is introduced， and it is divided into two sub-processes： five-sense mirroring and five-sense mirroring experience. Based on this scenario， a mathematical model of IoT mirroring experience shopping is built. Taking the sense of touch as an example， the implementation framework and technical path of the touch experience of IoT online shopping are demonstrated. The research found that there were technical errors in the process of five-sense mirroring transformation into five-sense mirroring experience. Internet of Things shopping improves the online experience dimension from “audio-visual” two senses to “visual， auditory， tactile， olfactory and gustatory” five senses， and also reduces the experience gray， so that online shopping experience is closer to the shopping in physical stores. IoT mirroring experience shopping requires the use of intelligent sensor devices to collect the five-sense information of commodities， and then analyze these information into electronic data and upload it to the network， and converge it into the five-sense mirror of commodities in the network， and finally transmit it to the wearable devices worn by consumers， so that consumers can remotely experience the five-sense attributes of commodities.

Keywords：internet of things（IoT）; mirroring; online shopping; five-sense experience

（編輯：段明琰）