數(shù)字交互技術(shù)健康住區(qū)設(shè)計淺析

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［摘要］“十四五”規(guī)劃綱要實施期間，全民健康升至國家層面，實施健康中國戰(zhàn)略，強調(diào)了數(shù)字交互技術(shù)在健康住區(qū)的先行性與價值。當(dāng)前健康住區(qū)的研究仍在起步階段，對于用戶普及性、功能適用性、數(shù)字互聯(lián)性與場景交互性都待進(jìn)一步探究。本文通過探索國內(nèi)外健康住區(qū)交互式現(xiàn)狀，調(diào)查、分析現(xiàn)存健康住區(qū)存在的交互式問題，促進(jìn)數(shù)字交互式住區(qū)的發(fā)展，同時也為未來人居模式提供了一種可借鑒的技術(shù)，促進(jìn)未來住區(qū)設(shè)計的智能化和健康化發(fā)展。

［關(guān)鍵詞］數(shù)字交互；健康住區(qū)；公共設(shè)施；智慧社區(qū)；交互設(shè)計

住區(qū)是基礎(chǔ)社會領(lǐng)域中重要組織形式，是我國重點培育和優(yōu)先發(fā)展的社會組織。故將數(shù)字技術(shù)作為核心技術(shù)，健康住區(qū)作為研究載體，交互設(shè)計作為研究主體來設(shè)計數(shù)字交互式健康住區(qū)，有助于塑造未來健康人居的模式，通過實時交互技術(shù)的數(shù)據(jù)反饋和大數(shù)據(jù)收集整理以及智能住區(qū)的設(shè)備進(jìn)行“健康復(fù)盤”。

1相關(guān)概念及國內(nèi)外現(xiàn)狀

數(shù)字交互技術(shù)本是多學(xué)科交織的集合體，利用計算機技術(shù)借助一定的設(shè)備將環(huán)境與社會各個方面的數(shù)據(jù)、資料、技術(shù)知識傳遞與交流的文字載體技術(shù)。在國內(nèi)，近年來政府大力提倡將數(shù)字技術(shù)融入住區(qū)發(fā)展，數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用能夠推動公共設(shè)施設(shè)計創(chuàng)新，為居民提供更好的服務(wù)，是智慧住區(qū)理論應(yīng)用的重要依據(jù)。隨著數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)展，交互式住區(qū)正在多線推進(jìn)，如上海外灘夜景燈光秀，通過夜間LED顯示屏，將獨具一格的地方形象標(biāo)榜出來，通過動態(tài)的燈光效應(yīng)將廣告實現(xiàn)更好的媒體效應(yīng)。在國外，紐約林肯表演藝術(shù)中心AliceTullyHall的空間設(shè)計，利用全新的民主精神的設(shè)計語言在斯塔爾會堂布置著嶄新的舞臺燈光、音響系統(tǒng)、可調(diào)舞臺范圍、吸聲天花板與廣告橫幅、觀眾席，包裹著環(huán)保樹脂板的木質(zhì)膠合板完成面的大禮堂。健康住區(qū)是指擁有健康的物質(zhì)環(huán)境、人文環(huán)境和健康人群的社區(qū)，主要包括住區(qū)健康政策、健康管理、健康環(huán)境和健康人群。數(shù)字交互對于健康住區(qū)來說是一個較為陌生的領(lǐng)域，但是健康住區(qū)可以因為交互設(shè)計而帶特定的研究方向，產(chǎn)生更多元的可能。在國內(nèi)2020年初疫情爆發(fā)，公共衛(wèi)生安全問題進(jìn)入公眾視野，健康社區(qū)的概念因而受到關(guān)注。在健康社區(qū)下，面向全民的產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)的誕生，既方便住戶出行生活，也進(jìn)一步改善了公共衛(wèi)生環(huán)境。目前，智能健康產(chǎn)品服務(wù)僅僅在住戶家庭市場中發(fā)展相對成熟，但是健康住區(qū)的模式正在初步發(fā)展階段。在國外，健康社區(qū)的概念主要表現(xiàn)在社區(qū)醫(yī)療系統(tǒng)與智慧養(yǎng)老服務(wù)方面。英國利用互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)發(fā)展完善，包括數(shù)字醫(yī)療、遠(yuǎn)程醫(yī)療和移動醫(yī)療在內(nèi)的養(yǎng)老醫(yī)療方式。日本作為一個島國，資源不足嚴(yán)重影響自身發(fā)展，因此通過減少能耗和提倡能源的再利用是其發(fā)展的方針，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：大規(guī)模應(yīng)用可再生能源，向一般家庭提供HEMS，向物業(yè)管理公司提供BEMS系統(tǒng)，社區(qū)電、熱管理系統(tǒng)。

2數(shù)字交互式健康住區(qū)的設(shè)計策略

2.1數(shù)字交互式健康住區(qū)概念設(shè)計及模擬

通過對未來住區(qū)模式探索的案例研究，汲取其中的有用思想，再將數(shù)字、交互、健康等概念融入其中，通過計算機模擬真實場景，甚至是事件表達(dá)實體結(jié)構(gòu)和空間的“象征”模型，多種方式去觀察住區(qū)的視覺傳達(dá)，并讓公眾通過視覺模擬提出建議，相當(dāng)于提供了一個公共的視覺論壇討論一個方案，相應(yīng)地總結(jié)出一套完整的數(shù)字交互式健康住區(qū)的研究體系。項目的研發(fā)，不僅能開拓傳統(tǒng)建筑設(shè)計的視野，更新傳統(tǒng)建筑與數(shù)字化技術(shù)的關(guān)系，促進(jìn)數(shù)字交互式建筑的發(fā)展，同時也為未來人類住區(qū)提供了一種可借鑒的新模式。

2.2數(shù)字交互式健康住區(qū)的技術(shù)研發(fā)

通過利用硬科技和軟科技創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施體系，整合住區(qū)公共設(shè)施、無線電力傳輸系統(tǒng)、云計算和3D打印等領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)，根據(jù)外部的自然環(huán)境條件和內(nèi)部的人類行為等變量因素，提出一種全新的公共設(shè)施與環(huán)境自調(diào)節(jié)的生態(tài)友好型住區(qū)公共設(shè)施設(shè)計方法與技術(shù)，創(chuàng)建可變但舒適的公共空間。讓人們在享受與現(xiàn)代高科技互動的同時，能夠回歸自然，與自然親密接觸，為人們的室外活動帶來更多的便利和趣味性，達(dá)到住區(qū)公共設(shè)施生態(tài)環(huán)保、智能互動的目的。數(shù)字交互技術(shù)應(yīng)用于健康住區(qū)設(shè)計，將建筑交互過程中信息傳遞與住區(qū)健康管理服務(wù)相融合，提升并且豐富未來住區(qū)設(shè)計的智能化和健康程度。動態(tài)化交互數(shù)據(jù)收集讓人、社會、環(huán)境可以更好地連接，且控制日益增長的生活成本。

2.3數(shù)字交互式健康住區(qū)“生態(tài)系統(tǒng)”APP

以健康住區(qū)為基本單位，建立內(nèi)部居民健康檔案和診療服務(wù)信息也是一個信息傳遞過程。將建筑交互過程中信息傳遞與住區(qū)健康管理服務(wù)相融合，不僅可以有效解決住區(qū)衛(wèi)生健康管理對居民健康指標(biāo)的動態(tài)持續(xù)監(jiān)管困難而造成的連續(xù)性健康數(shù)據(jù)缺失，居民健康信息共享利用不夠和健康干預(yù)不到位等問題，而且還可以建立一個完整的數(shù)字化電子健康檔案（EHR），并將健康檔案通過云端存儲，便于今后醫(yī)療的診斷依據(jù)及其他遠(yuǎn)程醫(yī)療、醫(yī)療教育信息的來源等，作為云醫(yī)療遠(yuǎn)程診斷及會診、云醫(yī)療遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)及云醫(yī)療教育的基礎(chǔ)。APP實時由交互數(shù)據(jù)庫處理，通過環(huán)境等因素運算出健康方案可視化呈現(xiàn)于APP給住戶并智慧處理住戶業(yè)務(wù)和管理員監(jiān)管事務(wù)。APP時刻記錄交互數(shù)據(jù)，將交互過程的信息傳遞動態(tài)收集分析，組成數(shù)據(jù)庫并智能運算集成方案并最終運用于住區(qū)。數(shù)字技術(shù)通過不斷制造新產(chǎn)品、新材料、新工具、新觀念、新體驗，已經(jīng)在我們周圍建構(gòu)起了一個完全不同于以往的生態(tài)系統(tǒng)。這個生態(tài)系統(tǒng)將傳統(tǒng)“自然”的概念完全顛覆，帶給我們新的問題，新的挑戰(zhàn)，新的機遇。

3數(shù)字交互技術(shù)在健康住區(qū)的技術(shù)初探

運用編程技術(shù)原創(chuàng)了基于對環(huán)境、人的行為的捕捉而進(jìn)行信息接收及反饋的新型技術(shù)，該技術(shù)相較于國內(nèi)外其他信息反饋技術(shù)，顯得更為親近生態(tài)環(huán)境、更加易于實現(xiàn)；在形成和發(fā)展中的以能量分析為主導(dǎo)的設(shè)計模式，為綜合各學(xué)科理論和各種數(shù)據(jù)進(jìn)行的生態(tài)建筑設(shè)計提供了重要的理論與技術(shù)平臺，面臨學(xué)科交叉的未來的生態(tài)建筑設(shè)計更有可能向此方向發(fā)展。同時通過無線電力傳輸接收器來實現(xiàn)對環(huán)境信息的提取，再及時反饋到幕墻公共設(shè)施中，以反映環(huán)境實時的動態(tài)變化等；永磁體相比傳統(tǒng)的機械控制單元，具有更加靈敏高效、持久的性能，更有利于幕墻公共設(shè)施與環(huán)境，人的交互。

3.1健康住區(qū)的數(shù)字交互技術(shù)基本思路

生態(tài)友好型智慧居住區(qū)公共設(shè)施設(shè)計方法與技術(shù)，利用無線電力傳輸接收器和人體微波傳感器收集環(huán)境信息，設(shè)計核心算法進(jìn)行信息處理，通過永磁體和升降機實現(xiàn)公共設(shè)施的實時反饋。例如互動幕墻是公共設(shè)施與外部環(huán)境進(jìn)行交互最為重要的物件，因此本項目首先研發(fā)環(huán)境自調(diào)節(jié)幕墻公共設(shè)施的技術(shù)，它由表面單元體和幕墻運動控制系統(tǒng)組成，表現(xiàn)一種實時收集環(huán)境信息同時與人進(jìn)行互動，以人的動作為自變量，對單元體實行點干擾，形成一種參數(shù)化的視覺效果。整個互動幕墻系統(tǒng)由表面單元體和幕墻運動控制系統(tǒng)組成，它通過永磁體對表面單元體的控制實現(xiàn)了對環(huán)境和人的信息反饋，以及生態(tài)友好型的理念。幕墻運動控制系統(tǒng)分為上位機端（電腦信息處理段）和下位機端（永磁體運動段），以下為該控制系統(tǒng)原理。

3.2健康住區(qū)的數(shù)字交互技術(shù)系統(tǒng)

交互式健康住區(qū)從健康需求出發(fā)，將住區(qū)環(huán)境分為物質(zhì)環(huán)境和精神環(huán)境（圖1）。物質(zhì)環(huán)境內(nèi)容由區(qū)域環(huán)境和配套環(huán)境組成，區(qū)域環(huán)境貫徹交互式新型技術(shù)，基于幕墻與環(huán)境、人的信息捕捉給予實時反饋形成能量分析為主導(dǎo)的設(shè)計模式；配套環(huán)境基于健康住區(qū)APP交互數(shù)據(jù)庫處理，通過環(huán)境等因素大數(shù)據(jù)運算出健康方案可視化呈現(xiàn)于APP給住戶并智慧處理住戶業(yè)務(wù)和管理員監(jiān)管事務(wù)。住區(qū)精神環(huán)境是新型智慧住區(qū)區(qū)別于傳統(tǒng)居住功能住區(qū)的環(huán)境優(yōu)勢，在屏幕視觸、全息投影等技術(shù)加持下，新型信息交互方式讓住區(qū)人文氛圍變得更具時代感，鄰里交流的距離變得更自然親密。

3.3數(shù)字交互技術(shù)在健康住區(qū)的應(yīng)用

（1）互動型景觀?；有途坝^技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)讓人們借由感官來獲取環(huán)境信息，如通過人的五感與環(huán)境進(jìn)行互動，大腦再通過對這些信息的加工理解，并在大腦中建立對環(huán)境的初步認(rèn)知，借助相關(guān)交互理念如全息投影、視觸交互系統(tǒng)讓環(huán)境中的景觀要素變得可被理解、感知和體驗，利用人體微波傳感器給予人多方面的感受與體驗，讓人與景的距離融為一體。（2）互動型照明設(shè)施。感應(yīng)式智能燈具利用紅外避障模塊實時感應(yīng)人體的有無，由控制單元同步控制燈具點亮、并使升降機構(gòu)帶動燈具下移至設(shè)定位置；然后由人體微波傳感器測量燈具與人體的間距，并將信號傳送給控制單元，由控制單元控制調(diào)節(jié)燈具的燈管亮度，實現(xiàn)燈具的智能開關(guān)、升降和亮度的調(diào)節(jié)。（3）智能公共器材。公共器材可成為住區(qū)生態(tài)的一個器官，相比傳統(tǒng)的公園健身器材和健身房，新的智能器材承擔(dān)了感受器和傳入神經(jīng)的功能——記錄各種運動數(shù)據(jù)并通過感受裝置將公共器材使用率和使用者的運動情況上傳至“神經(jīng)中樞”——APP應(yīng)用層，再經(jīng)由“傳出神經(jīng)”和“效應(yīng)器”——APP用戶界面和智能手環(huán)，直接呈現(xiàn)運動時長、頻率速度和能量消耗結(jié)果，互動式健身體驗更加直觀，給用戶運動以獨家指導(dǎo)。（4）互動型社交網(wǎng)絡(luò)。從情境體驗認(rèn)知——場景——體驗三個層面分析用戶需求、洞察行為發(fā)生環(huán)境根據(jù)真實情境搭建虛擬場景、觀察用戶日常行為挖掘環(huán)境機會點、整合行為驅(qū)動可行性設(shè)定功能框架，收集數(shù)字化電子健康檔案EHR，構(gòu)建基于情境體驗下環(huán)境行為設(shè)計理念的交互設(shè)計模型，設(shè)定產(chǎn)品框架為不同產(chǎn)品特性的環(huán)境類交互設(shè)計提供一定的參考價值。利用物聯(lián)網(wǎng)FRID和基于位置的社交網(wǎng)絡(luò)LBSNS動態(tài)化交互數(shù)據(jù)收集讓人、社會、環(huán)境可以更好地連接，也幫助控制日益增長的生活成本。

4總結(jié)

本文關(guān)注于數(shù)字交互技術(shù)在數(shù)字健康住區(qū)的先行性與價值，介紹了相關(guān)具有革新性的方法與技術(shù)，提倡在未來健康社區(qū)的設(shè)計與建設(shè)中使用數(shù)字交互技術(shù)。但無論是交互技術(shù)，數(shù)字化還是其他高精尖技術(shù)成果都是協(xié)調(diào)住區(qū)與用戶、人類與環(huán)境關(guān)系的手段，其目的都是服務(wù)于以人為行動主體的居住生活情景，應(yīng)致力于通過人與環(huán)境的互動帶來更高的工作效率，更好的生活體驗和更佳的精神收益，落實人文關(guān)懷與環(huán)境健康，使數(shù)字交互健康住區(qū)成為生態(tài)系統(tǒng)中不可或缺的“生命體”。

作者:鄒涵 史立夫 朱巧妍 吳婷 單位:湖北工業(yè)大學(xué)土木建筑與環(huán)境學(xué)院