基于原型特征的阿尔茨海默症辅助机器人形象特征构建

张文朔 张昆

关键词： 原型特征;阿尔茨海默症;辅助机器人;形象特征;构建

1 相关概念解析

1.1 阿尔茨海默症

阿尔茨海默症（Alzheimer disease，AD）以老年斑和神经元纤维缠结为主要病理特征，多发生于老年患者，属于一种渐进性病症，病程发展不可逆。早中期阿尔茨海默老年人主要表现为短期记忆及语言表达理解困难、迷路、对事物失去兴趣、情绪异常等，到后期言语错乱、不能处理财政等日常生活事务、情绪波动并且容易陷入恐慌怀疑。

1.2 原型特征

“原型”是一个认知语言学概念，指一类客体的内部表征，即一个范畴的所有个体的概括表征，代表某类客观世界基本成分的抽象形式[1]，存在边界但又相对宽泛。当外界刺激与某一原型有最近似的匹配，即可将其纳入原型所表示的范畴，从而得到识别。原型特征提取旨在从底层数据抽取部分具有代表性的特征信息对人体动作进行表示。通常在一系列突变的造型后存在着一个相对稳定的本体，而原型特征提取的方法是通过抽取代表性的特征信息，如人物的外貌、语言、表情、动作、性格等，将暗中左右产品或造型设计的形象特征和认知范畴的规则作为产品的“原型”。通过对身体行为的观察来捕捉人的意图与情感，作为认知一个辅助机器人形象特征的依据，以及进行某种辅助机器人形象设计必须遵守的规则，其具体的规则称为“原型特征”。

2 基于原型特征的阿尔茨海默症辅助机器人形象特征构建意义

阿尔茨海默症辅助机器人是针对老年人进行认知刺激活动训练的智能化产品，产品形象特征对用户审美、体验等相互作用所产生的情感以及训练效果有着重要影响。通过非药物疗干预法来引导阿尔茨海默症老年人进行日常训练是未来家庭辅助机器人的重要发展方向。

“原型特征”体现在日常生活人与人语言、行为交流的体验之中[2]，是阿尔茨海默症老年人对认知刺激训练师的主观感受。其中训练师形态特点、言语内容、行为特点等，会对阿尔茨海默症老年人的行为和训练康复效果产生不同的影响[3]。从基于原型设计的阿尔茨海默症辅助机器人形象特征研究出发，可以在一定程度上带给阿尔茨海默症老年人“认知刺激活动”训练师所特有的感受，提高认知刺激康复训练效果并缓解老年人的孤独感。

认知刺激训练师和阿尔茨海默症老年人通过行为的形式来理解所面对的辅助机器人的功能和情感意义，这就是认知语法学上的“形意配对”模式[4]。阿尔茨海默症老年人作为一类非典型用户，由于其主观表达能力缺失及病理特征，在进行“认知刺激”康复训练时，他们对于情感的需求更强，在整个康复过程中会更加依赖辅助机器人的陪伴。文章的研究意义在于将体现“认知刺激”训练师中具有代表性的特点精准地提取出来，还原认知刺激活动训练师带领阿尔茨海默症老年人进行“认知刺激”时的真实感受，给阿尔茨海默症老年人更加人性化的体验。

3 基于原型特征的阿爾茨海默症辅助机器人形象特征构建流程

3.1 数据收集与原型选择及可行性分析

从网站上搜集大量“认知刺激活动”视频作为样本基准，经设计专业人员进行分类筛选得到15 组产品样本。然后以抽样方式邀请26 位被测试者，分别由12 位阿尔茨海默症患者和14 位老年人组成。要求被测试者根据各自的主观感受选择自己最喜欢的训练师，最终获得四位最受欢迎的“认知刺激训练师”作为此次辅助机器人形象特征的研究“原型”。

通过查阅相关文献及以往研究资料共收集到适合本次研究的56 个人物特征形容词，如和蔼的、亲切的、活泼的等[5]。为了准确筛选出最具代表性的人物“个性特征”词汇，对以上56 个人物特征形容词进行聚类分析，最终围绕认知刺激训练师的面部表情、肢体动作、语言风格等确定认知刺激训练师“个性特征”的意向词汇，如“安静的—活泼的、亲切的—冷漠的、精致的—粗略的、温暖的—陌生的”等。 以被测试者确定最受欢迎的四位训练师为主要人物形象，发放人物个性特征调研问卷，作为为后期“原型特征”提取的理论基础。

认知刺激训练师在不同的训练项目中配合不同的语音语调：如体能训练项目中语音语调偏快速，带领老年人活动起来进行热身运动;在时事讨论中放慢语音语调，让老年人充分沉浸到过去的美好生活中。行为节奏、行为速度、神态表情等也随着“认知刺激”活动进行变化。相较于家庭陪伴者，训练师带给阿尔茨海默症患者一种踏实、有趣、依赖、积极向上的“个性特征”，让阿尔茨海默症老年人在快乐氛围中开展“认知刺激”康复训练。

3.2 认知刺激训练师原型特征提取

认知刺激训练师个性特征包括语言、外貌、表情、动作、性格，首先对于个性特征词汇进行术语转换。其中认知刺激训练师的动作特征参考了 Laban Movement Analysis 舞蹈动作分析理论中的动作特征[6]。

确定的认知刺激训练师个性特征词汇为：交流速度（缓慢—快速，低声—高声）、肢体节奏（流畅—缓慢）、面部表情（轻微—强烈）、服装颜色（灰暗—明亮）、动作安排（多步骤—一步到位）。通过对认知刺激训练师身体行为的观察来捕捉人的意图与情感[7]。实验观察与整理过程如下：一是根据前期数据收集整理确定的被试者;二是分步骤观察分析被试者的个性特征如语言、动作等;三是对演示动作、表情、声音进行分析提炼。设计者将专业术语转化为特征词汇，制作个性特征词汇量表;最后进行模型验证。

3.3 构建原型与辅助机器人特征转换及评分量表

形象特征设计要素有点、线、面、体以及CMF 因素等 [8]，首先确定阿尔茨海默症辅助机器人的“形象特征”设计方向：语音交互（缓慢—快速，低声—高声）、动作节奏（流畅—缓慢）、神态表情（轻微—强烈）、外观颜色（灰暗—明亮—、界面流程（复杂—简单）。

根据阿尔茨海默症辅助机器人形象特征与认知刺激训练师的个性特征实验结论，构建原型与辅助机器人特征转换及评分量表进行认知刺激训练师个性特征向辅助机器人形象特征转换，见图1。然后沿着这五条通道，例如经由“交流速度—语音交互”这条通道，设计原型形式特征“交流速度由快到慢”映射为辅助机器人形象特征中的“语音交互速度由快到慢”评定不同形象特征的数量等级。

3.4 模型验证

第一，以认知刺激训练师为原型提取其个性特征。首先将认知刺激训练师的动作进行拆解， 对前期确定的“个性特征”词汇进行专业性聚类分析[9]，选择阿尔茨海默症患者和老年人共25 人，围绕认知刺激训练师的面部表情、肢体动作、语言风格匹配意向词汇，如“安静的—活泼的、亲切的—冷漠的、精致的—粗略的、温暖的—陌生的”进行评价，确定被测试者最喜欢的认知刺激训练师，通过评价确定本次模型验证的基础认知刺激训练师原型。

第二，对每一个环节认知刺激训练师的动作形象进行分析评价。由专业人员与被测试者交流或被测试者自行填写“原型与辅助机器人特征转换评分量表”。从训练师交流速度（缓慢—快速，低声—高声）、肢体节奏（流畅—缓慢）、面部表情（轻微—强烈）、服装颜色（灰暗—明亮）、动作安排（多步骤—一步到位）方面出发，初步确定辅助机器人形象特征。

第三，由专业人员整理总结被测试者“原型与辅助机器人特征转换评分量表”如图2，确定阿尔茨海默症辅助机器人形象特征设计方向。

4 结语

针对阿尔茨海默症的家用辅助机器人将会是工业产业的热点，以原型特征为基础的阿尔茨海默症辅助机器人形象特征研究，可以提高老年人对辅助机器人的情感体验和审美感受，有助于建立用户与产品的亲切感，带动阿尔茨海默症老年人积极主动交互的意愿，推动构建更加人性化的阿尔茨海默症辅助机器人形象特征。