航天員站在高高的機(jī)械臂上往下看，宇宙的絢爛與深邃皆在腳底。艙外，藍(lán)色的地球盈盈欲滴，緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)，帶著人類百萬年波瀾壯闊的征戰(zhàn)、牧歌，歡愉與悲戚。

　　但，這只是地球人的浪漫想象。

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　　“進(jìn)駐前，空間站就像一個(gè)沒裝修好的房子，需要航天員安裝水管理系統(tǒng)、建立WiFi，完成上千個(gè)貨包的拆解等。通過一周加班加點(diǎn)的工作，我們完成了53個(gè)項(xiàng)目，將核心艙從無人狀態(tài)變?yōu)檫m合工作、生活的狀態(tài)?！焙教靻T聶海勝在第七屆人因工程高峰論壇上講述了他和劉伯明、湯洪波執(zhí)行神舟12號(hào)載人航天飛行任務(wù)的過程，揭示了“人”在載人航天“萬里長(zhǎng)征”中的重要性?！翱梢哉f，幾乎所有空間站內(nèi)與航天員有交互界面的設(shè)計(jì)、艙外的產(chǎn)品研制和任務(wù)設(shè)計(jì)，都是人因工程保障的結(jié)果”。

　　3位宇航員幾乎被埋在漂浮的箱包里，首先要拆箱、整理，讓一切歸位。

　　聶海勝用自己在空間站的經(jīng)歷，告訴大家：什么是人因工程？人與機(jī)器、環(huán)境的關(guān)系是怎樣的？

　　機(jī)器是人發(fā)明的，但不能替代人。人要探索更高更深更遠(yuǎn)，又離不開機(jī)器。聶海勝等3位航天員是通過神舟十二號(hào)飛船，由長(zhǎng)征二號(hào)F火箭發(fā)射升空的，經(jīng)過交會(huì)對(duì)接，進(jìn)入中國(guó)空間站的核心艙，在那里工作生活3個(gè)月。艙外活動(dòng)任務(wù)中，他們穿上一個(gè)小型航天器——艙外服，登上高聳的機(jī)械臂。面對(duì)太空的惡劣環(huán)境，航天員要和一系列機(jī)器協(xié)同工作才能生存和完成任務(wù)。

　　載人航天任務(wù)本身就是一次巨大的人因工程試驗(yàn)，正如論壇名譽(yù)主席、中國(guó)工程院院士、中國(guó)載人航天工程總設(shè)計(jì)師周建平所說，載人航天工程的設(shè)計(jì)師們對(duì)人因工程也經(jīng)歷了一段認(rèn)識(shí)的升華過程?！霸谳d人航天之前，航天工程實(shí)際上是無人飛行，靠自動(dòng)化或遙控運(yùn)行。當(dāng)人進(jìn)入這個(gè)環(huán)路，我們開始深入探討如何發(fā)揮人的作用?！?/p>

　　航天員和飛船、空間站、機(jī)械臂協(xié)同工作，形成了特殊環(huán)境、特殊任務(wù)、特殊裝備和特殊人員的復(fù)雜人機(jī)系統(tǒng)。人因工程是近年來隨著科技進(jìn)步與工業(yè)化水平提升而迅猛發(fā)展的一門綜合性交叉學(xué)科，在大國(guó)重器中起著舉足輕重的作用。

　　但讓人意想不到的是，點(diǎn)開手機(jī)上的購(gòu)物軟件，五花八門的商品鏈接就會(huì)“猜你喜歡”；在每個(gè)室內(nèi)公共場(chǎng)所，抬頭就能清晰地看見“安全出口”的標(biāo)識(shí)；智能手表能夠準(zhǔn)確地測(cè)量出佩戴者的體溫和心率等信息……這些讓生活更智能舒適、讓工作更便捷高效的設(shè)計(jì)也都有人因工程的支撐。

　　“關(guān)注人因就是關(guān)注我們?nèi)祟惖奈磥?，關(guān)注未來我們每個(gè)人各自的生活和工作狀態(tài)。”國(guó)際宇航科學(xué)院院士、中國(guó)載人航天工程副總設(shè)計(jì)師陳善廣在峰會(huì)的開幕式上說。

　　第七屆中國(guó)人因工程高峰論壇近日舉辦，18位兩院院士、兩位英雄航天員聶海勝和劉旺以及人因工程領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者、設(shè)計(jì)創(chuàng)新領(lǐng)域?qū)＜?、相關(guān)科研院所及企事業(yè)單位代表約1200余人齊聚上海，共話人因工程學(xué)科交叉融合發(fā)展成果、描繪人類未來美好圖景。

　　人因設(shè)計(jì)為航天員營(yíng)造太空“家”

　　“大家看到航天員在空間站直播中展示的風(fēng)采和能力，其實(shí)是我們不斷深化認(rèn)識(shí)，重視人因工程，對(duì)人進(jìn)行訓(xùn)練的結(jié)果。”周建平表示，中國(guó)載人航天工程發(fā)展至今，設(shè)計(jì)師們從被動(dòng)適應(yīng)到主動(dòng)參與人因工程試驗(yàn)，從早期把人送入太空并安全帶回，到后來不斷推進(jìn)發(fā)揮人的作用。

　　草蛇灰線，伏脈千里。當(dāng)攝影愛好者仰望星空，用高倍鏡頭捕捉一閃而逝的太空艙時(shí)；當(dāng)億萬觀眾看著火箭發(fā)射和返回艙回收，歡呼和尖叫時(shí)；當(dāng)艙外的固定鏡頭捕捉到航天員成功出艙，站上機(jī)械臂時(shí)，可能很少有人想到坐在指揮大廳里，注視大屏幕的人中，有一群人因工程科學(xué)家，在關(guān)注這些設(shè)計(jì)的機(jī)器，是否符合航天員作為人的行為習(xí)慣，是否能確保航天員安全，是否能幫助航天員高效地工作。

　　目前中國(guó)載人航天已完成11次出艙活動(dòng)任務(wù)，“這是人因設(shè)計(jì)保障的結(jié)果”。聶海勝介紹，出艙活動(dòng)對(duì)航天員的能力要求很高，因此人因設(shè)計(jì)必須與航天員相匹配。在操作艙門時(shí)，受艙外服的約束，再加上失重的影響，身體的活動(dòng)范圍小、穩(wěn)定性差，特別是在漂浮狀態(tài)，作業(yè)能力更是受限。

　　為此，中國(guó)空間站出艙活動(dòng)任務(wù)工作組專家需要充分考慮各種因素，通過懸吊、水下試驗(yàn)以及在軌試驗(yàn)對(duì)空間機(jī)械臂進(jìn)行設(shè)計(jì)和充分驗(yàn)證。來自航天五院總體設(shè)計(jì)部的90后朱超是負(fù)責(zé)航天員出艙任務(wù)機(jī)械臂系統(tǒng)總體工作的設(shè)計(jì)師。

　　“在整個(gè)任務(wù)機(jī)械臂操控系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初，只用了二維信息，難以滿足航天員操控機(jī)械臂的要求，可能會(huì)產(chǎn)生失誤，所以我們引入了三維數(shù)字孿生系統(tǒng)。”朱超進(jìn)一步解釋道，僅通過二維圖像和參數(shù)信息，航天員無法建立起立體的認(rèn)知，就無法在操作過程中清楚了解機(jī)械臂的位置，可能會(huì)引起機(jī)械臂與艙體，航天員與艙體的碰撞。有了數(shù)字孿生系統(tǒng)的加持，就能起到很好的輔助作用。

　　除了頂尖的技術(shù)支持，任務(wù)的成功還要仰仗航天員在地面和太空的千百次訓(xùn)練和試驗(yàn)。“航天員可以通過艙內(nèi)軟件按照1∶1比例還原數(shù)字機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)將任務(wù)的整個(gè)流程走一遍；還會(huì)在艙內(nèi)對(duì)艙外的物理機(jī)械臂進(jìn)行操作，這樣可以讓宇航員更直觀地感受操作機(jī)械臂過程?！敝斐f。

　　隨著航天員不斷刷新在太空駐留的時(shí)間，為航天員在太空營(yíng)造一個(gè)舒適宜居的環(huán)境就顯得越來越重要。這些圍繞“人”進(jìn)行的千百次探討和打磨，奠定了中國(guó)載人航天事業(yè)的成功，為未來探索月球、火星奠定了基礎(chǔ)。

　　人因安全研究防患于未然

　　“現(xiàn)代科技發(fā)展日新月異，請(qǐng)問，人類的安全感更強(qiáng)了嗎？”

　　陳善廣向與會(huì)的科技工作者發(fā)出了靈魂之問。

　　他認(rèn)為恰恰相反。“安全問題頻發(fā)在諸多領(lǐng)域，仔細(xì)思考的話，很多問題都具有重復(fù)性，因?yàn)槲覀冾A(yù)測(cè)不了，預(yù)防不了?！?/p>

　　他給出一個(gè)數(shù)據(jù)——70%以上的安全事故都與人的因素相關(guān)。切爾諾貝利核事故、福島核電事故，還有2017年美國(guó)海軍在南海、東海橫沖直撞，造成5次事故，十幾位官兵喪身；2018年、2019年波音737MAX8兩次失事，造成300個(gè)平民遇難……這些冰冷殘忍的數(shù)據(jù)指出了人因安全的必要性。

　　“人因安全問題造成重大災(zāi)難事故，本質(zhì)上說是在系統(tǒng)運(yùn)行階段人和機(jī)發(fā)生了沖突，從這個(gè)角度弄清楚人身上發(fā)生了什么、為什么會(huì)發(fā)生這種錯(cuò)誤，并能夠監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)，就能有效預(yù)防事故的發(fā)生。”陳善廣指出。

　　在上海交通大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系長(zhǎng)聘教授呂寶糧看來，人因安全因素主要包括情緒和疲勞。極端情緒和身體疲勞都極其引起人為因素的重大事故。2020年7月7日，貴州省安順市一輛公交車途經(jīng)虹山湖大壩中段時(shí)，沖破石護(hù)欄墜入湖中，造成21人死亡。經(jīng)公安局通報(bào)，公交車司機(jī)因產(chǎn)生厭世情緒，主觀造成事故。

　　“為了避免類似慘劇的發(fā)生，我們團(tuán)隊(duì)開發(fā)了從傳感器、集成電路到算法的一套信息和工程學(xué)系統(tǒng)。”呂寶糧介紹說，通過在受試者的前額和頭部接入腦機(jī)接口設(shè)備并佩戴眼動(dòng)儀，就可以識(shí)別檢測(cè)其腦電、眼電和眼動(dòng)信號(hào)，從而檢測(cè)駕駛員的疲勞程度，并且對(duì)情緒進(jìn)行預(yù)警。

　　未來，這種腦機(jī)接口式的人因工程設(shè)計(jì)也將惠及醫(yī)學(xué)，輔助醫(yī)生對(duì)抑郁癥等患者進(jìn)行診斷與治療。

　　在論壇現(xiàn)場(chǎng)，很多專家學(xué)者駐足一個(gè)展臺(tái)前——展臺(tái)上的3頂帽子，分別是高密度腦電系統(tǒng)、便攜式腦電系統(tǒng)和近紅外系統(tǒng)?！巴ㄟ^腦機(jī)接口儀器檢測(cè)到的腦電數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)傳輸?shù)匠绦蚶?，再和硬件連接，這樣就可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)的遠(yuǎn)程控制。”贏富儀器公司銷售工程師來濤濤說。

　　此外，利用數(shù)字人體建模搭載虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等，根據(jù)對(duì)人體關(guān)節(jié)、視野可達(dá)范圍、空間干涉等數(shù)據(jù)的采集分析，可以進(jìn)一步提升駕駛的舒適度和安全性。

　　人因4.0提升青年幸福感

　　有的人邊走路邊看手機(jī)，過一會(huì)兒就會(huì)感到頭暈?zāi)垦＃挥械娜舜魃咸摂M現(xiàn)實(shí)(VR)眼鏡跟著里面的畫面移動(dòng)時(shí)，也有惡心反胃的感覺。這都是視覺誘導(dǎo)暈動(dòng)癥的表現(xiàn)，而這些也是經(jīng)常出現(xiàn)在年輕人日常生活里的場(chǎng)景。

　　北京郵電大學(xué)數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)的研三學(xué)生蔡晨陽就是暈動(dòng)癥“患者”之一。為了解決這個(gè)困擾，考慮到操作的便捷度和用戶的體驗(yàn)感，她使用結(jié)合眼動(dòng)儀的VR眼鏡進(jìn)行眼動(dòng)數(shù)據(jù)采集，來分析佩戴者運(yùn)動(dòng)時(shí)是否會(huì)出現(xiàn)暈動(dòng)癥以及癥狀和程度。

　　“我們?cè)谑褂肰R時(shí)，舒適度是非常重要的，如果產(chǎn)生了暈動(dòng)癥的癥狀，體驗(yàn)感是很不好的，而且也會(huì)影響你在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的交互。希望這次檢測(cè)，可以給以后虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展提供參考和借鑒?！辈坛筷栠@篇《基于運(yùn)動(dòng)感知和眼動(dòng)特征的視覺誘導(dǎo)暈動(dòng)癥檢測(cè)研究》的論文還在本屆論壇會(huì)議中斬獲優(yōu)秀論文三等獎(jiǎng)。

　　可以看到，隨著數(shù)智時(shí)代的到來，青年對(duì)電子產(chǎn)品的體驗(yàn)感和性能要求越來越高，能抓住青年在產(chǎn)品使用過程中的痛點(diǎn)和需求，就能為自己的產(chǎn)品贏得一席之地。

　　作為華為技術(shù)有限公司終端BG用戶體驗(yàn)設(shè)計(jì)部人因團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人，金紅軍主要關(guān)注用戶在健康舒適、操控體驗(yàn)和情感愉悅方面的感受。

　　耳機(jī)幾乎成了當(dāng)代年輕人的“外化器官”，每天不離身。金紅軍以耳機(jī)的設(shè)計(jì)為例，講述了一套產(chǎn)品研發(fā)的“方法論”：“我們當(dāng)時(shí)在國(guó)內(nèi)外的很多高校采集了成千上萬個(gè)人耳朵、頭部、手部的數(shù)據(jù)，針對(duì)這些數(shù)據(jù)做建模，然后通過人因的方式獲得人不同身體區(qū)域的痛覺耐受性和敏感性，通過仿真產(chǎn)品和迭代設(shè)計(jì)，最終設(shè)計(jì)出一對(duì)佩戴舒適的耳機(jī)?！?/p>

　　“而且我們發(fā)現(xiàn)用戶使用電子產(chǎn)品的時(shí)長(zhǎng)呈爆發(fā)式增長(zhǎng)，這勢(shì)必會(huì)對(duì)眼睛產(chǎn)生很大影響?！彼f，為了盡可能降低電子屏幕對(duì)眼睛造成的危害，人因團(tuán)隊(duì)通過對(duì)關(guān)鍵變量，比如亮度、對(duì)比度、藍(lán)光、字體等進(jìn)行精細(xì)地設(shè)計(jì)和約束，讓產(chǎn)品落地。

　　最好的數(shù)學(xué)能設(shè)計(jì)出更完美的大腦嗎

　　隨著工業(yè)從蒸汽機(jī)時(shí)代的1.0推進(jìn)到如今智能化時(shí)代的4.0，人因工程也在逐步發(fā)展?？此萍夹g(shù)的革新都對(duì)前一個(gè)時(shí)代產(chǎn)生過沖擊甚至替代，但每個(gè)時(shí)代所沉淀的經(jīng)驗(yàn)都助推了人因工程的進(jìn)步，從而更好地輔助人的生產(chǎn)生活。

　　“像ChatGPT等新的人工智能應(yīng)用出來以后，我們面臨著更大挑戰(zhàn)。我相信數(shù)字化向智能化發(fā)展，可能今后會(huì)成為航天領(lǐng)域重要的研究方向，能夠得到重要的應(yīng)用成果?！敝袊?guó)科學(xué)院院士、中國(guó)載人航天工程空間科學(xué)首席專家顧逸東表示，載人航天工程方面的數(shù)字化工作已經(jīng)在開展，包括數(shù)字月球平臺(tái)、數(shù)字火星平臺(tái)等，為今后在空間月球探測(cè)和深空探索中更好地利用數(shù)字化和智能化成果打下基礎(chǔ)。

　　顧逸東透露，下一步，我國(guó)將開展載人月球任務(wù)，利用人工智能和航天員相結(jié)合的辦法，高質(zhì)量地選取月球上最具代表性的、最具科學(xué)價(jià)值的樣品，使月表取樣工作能夠在新技術(shù)的支撐下得到最高水平的體現(xiàn)。

　　有一位量子科學(xué)家問中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所研究員郭愛克院士，有沒有可能用最好的數(shù)學(xué)來設(shè)計(jì)一個(gè)更加完美的大腦？

　　“是可能的，”他回答，“但它設(shè)計(jì)出來的一定不是人腦。人類大腦來自演化的歷史長(zhǎng)河，無疑是宇宙最復(fù)雜智能的系統(tǒng)，是大自然演化的偉大奇跡?！?/p>

　　宇宙深處宏偉壯觀的大麥哲倫星系里，有上百億顆恒星。郭愛克對(duì)這個(gè)浩渺的系統(tǒng)尤其感興趣，因?yàn)樗腿祟惔竽X上千億的神經(jīng)元細(xì)胞數(shù)量相當(dāng)?！叭绻胫廊祟惔竽X神經(jīng)元排布的情況，我們就可以看看這個(gè)星系里的星星是什么樣子?！惫鶒劭酥钢聊簧虾泼斓男窍嫡f。

　　中青報(bào)·中青網(wǎng)記者 王一迪 堵力 來源：中國(guó)青年報(bào)