數字界面視覺信息認知的腦機制研究

《數字界面視覺信息認知的腦機制研究》是依託東南大學，由薛澄岐擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：數字界面視覺信息認知的腦機制研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：薛澄岐
• 依託單位：東南大學

中文摘要

隨著信息化程度提高，數字界面在複雜大型系統中已經逐步取代傳統的顯控界面，對複雜信息系統的高效運行和精準實施起著至關重要的作用。由於數字界面視覺信息設計的不合理，導致用戶在認知理解、決策判斷時出現失誤，已被證實是近年來造成諸多重大事故的主要原因之一。其根源在於複雜信息系統信息量大、信息結構關係複雜，造成視覺信息設計與認知機理失衡。本項目擬從視覺信息認知腦機制出發，以貼近人類認知本源屬性的視角開展視覺信息設計研究，研究數字界面視覺信息設計的信息結構和編碼方式，探尋視覺信息設計與認知腦機制間量化分析模型，構建界面視覺信息設計與認知腦機制間的映射關係，建立基於認知腦機制的視覺信息設計方法及認知績效腦生理評價方法。項目成果對提高複雜信息系統數字界面信息設計水平和互動效率，具有重要的戰略意義和現實意義；同時也推動和促進了設計科學、人機功效科學與認知神經學科間的交叉融合，具有重大的理論意義和學術價值。

結題摘要

項目主要完成了下述工作，並取得了相應研究成果： 1、基於構成界面視覺信息功能塊信息元的編碼方式與空間表征的分析，建立了界面布局的設計特徵感性意象結構；通過研究意象集與潛在因子之間的歸屬關係，提出了界面視覺信息功能塊布局特徵的潛在因子和信息界面布局特徵的描述指標體系；通過分析信息編碼方式以及信息元的呈現規則和時序關係，建立了信息界面到認知的映射關係及視覺認知與信息呈現時序關係模型，完成了界面視覺信息設計腦電生理實驗樣本的構建。 2、運用認知神經科學和事件相關電位（ERP）學科理論和實驗技術，提出了界面元素腦電實驗的刺激呈現範式和界面視覺認知的腦電生理實驗方法；通過開展大量界面元素的腦電生理實驗，獲取了界面視覺認知的腦神經活動的典型成分和界面元素的腦電視覺閾值；結合腦電成分的潛伏期、波幅等指標，構建了數字界面可用性的整體腦電評估方法和局部腦電評估方法及評價原則。 3、開展了數字界面視覺信息認知各階段的腦生理反應機理研究，通過腦電波潛伏期分析和腦功能區溯源分析，構建了高時空解析度的腦成像反應與感知和行為反應間的內在聯繫，通過研究視覺信息系統常見任務環境（監控、搜尋、決策、操控）下的信息需求，獲取了視覺信息認知失誤的生理證據，構建了“視覺行為模式—視覺生理反應—信息認知的時空特徵屬性”的映射關係模型。 4、通過研究“界面信息-視覺認知”映射模型的知識表征和規則推理，以及從行為到神經的多研究角度不同實驗方法所揭示的視覺信息認知間的關係，構建了基於認知腦機制的視覺信息設計方法及認知績效腦生理評價方法，實現了界面認知量化分析。 項目實施以來共發表38篇論文，其中SCI/EI檢索28篇，EI錄用5篇。發明專利授權2項。共同出版專著1本。人才培養上，培養博士3人，碩士8人，其中6人已畢業。參加國內、國際會議報告共27次，其中特邀報告13次。 此外，項目組與中國船舶重工集團、航天員訓練中心、中國航空科技集團、中國電子科技集團、金智科技等單位積極開展科研合作，直接把項目理論研究成果套用到國防和重大工程等實際設計套用中，取得了顯著成果，顯示了本研究的理論現實意義和社會經濟價值。