面向產品設計的草圖思維計算模型研究

《面向產品設計的草圖思維計算模型研究》是依託浙江大學，由孫凌雲擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：面向產品設計的草圖思維計算模型研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：孫凌雲
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

傳統計算機輔助設計系統重在建模；計算機輔助草圖設計系統也重點支持草圖繪製，缺乏對草圖設計過程中創新設計本身的支持。作為產品設計中最重要的活動之一，草圖對於概念定位、發展、表達、推演、形成都有著不可替代的地位和作用，草圖設計過程和創造性密不可分。草圖思維，即繪製圖形幫助思考，是從認知的角度對草圖行為的描述。.本項目以面向產品設計的草圖思維計算模型為主題，將採用眼動等認知實驗研究產品設計的草圖認知和行為規律，採用形狀文法將草圖思維進行形式化的表達，設計實現相應的草圖表現及創意啟發、思路逆推和創意拐點發現等草圖演化算法，採用模式識別和基於上下文感知的自適應互動技術解決草圖思維計算過程中的人機互動問題，建立支持草圖思維計算的設計環-互動環-計算環人機互動三連環模式，從而為計算機輔助草圖設計軟體的開發提供依據，也加深對設計思維的理解。

結題摘要

草圖是產品設計中最重要的活動之一，對於概念定位、發展、表達、推演、形成都有著不可替代的地位和作用，草圖設計過程和創造性密不可分。計算機輔助設計系統作為重要的設計工具被廣泛套用於產品設計領域，但傳統計算機輔助設計系統重在繪製和建模而不是設計，側重於設計過程的相對後期階段、採用程式設計師熟悉而非設計師需要的互動界面、只得到最終模型卻忽略設計過程。因此，傳統計算機輔助設計系統並沒有對設計這一創新過程進行有效的支持，甚至有可能阻礙設計過程的連續創新。 草圖思維，即“繪製圖形幫助思考”，是從認知的角度對草圖行為的描述。本項目以產品設計中的草圖思維為研究主題，採用眼動、腦電、行為等實驗研究產品設計的草圖認知和行為規律，探索草圖與草圖思維過程的形式化表達，及相應的草圖表現及創意啟發、思路逆推和創意拐點發現等草圖演化算法，以建立面向產品設計的草圖思維計算模型。採用設計輔助系列實驗，探索草圖過程中設計師需求，以建立支持草圖思維計算的“設計環-互動環-計算環”人機互動三連環模式。 本項目建立了以創意拐點理論為基礎的草圖思維模型。草圖是一個“腦—手—眼”三者的循環過程，且草圖思維以創意拐點為中心，草圖表達以創意拐點外在行為為中心，草圖過程眼動主要關注創意拐點。通過分析創意拐點附近的行為規律，本項目設計開發了可以識別創意拐點的計算機輔助草圖設計原型系統。此原型系統以樹結構組織創意拐點，將草圖過程抽象為包含多個設計路徑的創意拐點樹，實現草圖過程及草圖思維建模。依託此草圖過程模型，項目從輔助信息呈現、設計演化層級、設計歷史重用三個方面研究了草圖中人機互動輔助模式，分析了設計師在不同草圖狀態，探索不同層級設計內容時的行為差異。在設計師卡頓時呈現的輔助信息激發更廣考慮，在表達時呈現的輔助信息被直接利用；設計師接受不相似目標，忽視不相似功能，探索新結構。最後，項目開發了眾包草圖輔助設計原型系統，驗證了其輔助設計過程創新的效果。支持草圖思維計算的創意拐點草圖模型更好的呈現了設計思維，為草圖過程的創意激發提供了理論基礎；針對草圖人機互動過程的研究揭示了有效的設計輔助模式，為計算機輔助草圖設計軟體的開發提供了依據。