在当今这个数字化、信息化进程飞速发展的社会，物联网这一概念伴随着工业4.0时代的到来得到了大众的广泛关注。物联网让人与产品、产品与产品之间的交流方式发生了巨大的改变，打破了人们对传统意义上产品的认识。物联网智能技术的不断发展，使产品设计的智能化趋势发生了转变。智能产品将会在物联网的驱使下产生新的特点和新的发展方向。

4.3.1.1　国内外物联网发展趋势与技术

1）物联网的起源与发展

物联网（internet of things）是在1999年由麻省理工学院Auto-ID首次提出的，正式确立这一概念是在2005年国际电信联盟（ITU）举办的信息社会世界峰会上，这一概念的首次提出就引起了世界各国的广泛关注。在会议报告中，从功能和技术两个层面解释了物联网的概念。从功能上来讲，ITU认为大多数的设备都可以通过网络进行自主的信息交互共享，不受时间、地点、不同物体之间的限制。从技术层面来讲，ITU认为物联网可能应用了射频识别技术、传感器技术、纳米技术和智能技术等。物联网是“物物相连的互联网”，简单来说它包括两层含义：一是物联网是在互联网作为网络构架的基础上，扩展到物物相连的网络；二是处于其网络中的任何物体与物体之间都可以进行自由的信息交互和通信。因此，物联网的定义可以理解为，通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按照约定的协议，可以把任何物体都连入互联网，进行信息交换和通信，从而实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网的诞生让人们从传统思维中跳跃出来，将以往概念中的物理基础设备与信息技术基础设施统一整合，即将电缆、芯片融入普通的建筑、公路等设施，在这之上用物联网技术建立起运转经济管理、生产运营、社会管理，甚至日常生活的新模式。

从18世纪末蒸汽机技术带动了第一次工业革命，到20世纪初量产的生产线标志着电气时代的到来，再到1970年至今电子及IT行业发展的信息物理系统带动的第三次工业革命，物联网是工业4.0时代的重点工作领域和引领力量。包括我国在内的世界各国都在积极开展物联网的相关研究和应用。物联网在未来有极大的潜在市场，其重点的核心技术如RFID技术、传感技术等，还是由美国、日本这些发达国家以及欧盟地区占领着主导地位。

2）国内外物联网发展现状及趋势

美国的物联网发展程度领先于世界其他各国，无论技术水平还是产业链发展程度都已经趋近成熟。1991年，美国提出“普式计算”这一概念，它具有随时随地访问信息的能力和在用户无法察觉的情况下，通过物理环境中设置的传感器、嵌入式设备进行计算和通信。普式计算在概念和理论性层面阐述了未来网络构架可能包含感知、传递、交互的三层机构。美国IBM公司2008年提出了“智慧地球”概念，本质上这是一个利用新信息通信技术去实际地应用在政府、企业和人之间交互的方式，也是一种更具智慧、更有效率、目的明确、灵活的途径。此外，位于世界通信设备供应商之首的美国思科提出了“城市智能化”概念，并致力于物联网设备的制造；惠普公司正逐步实现“地球神经中枢系统”的建设；英特尔公司也开始正式进军嵌入式领域，致力于物联网传感器的基础芯片研究。从政府和企业的一系列举动可以看出，美国在物联网发展的道路上如火如荼地行进着，凭借技术实力引领世界信息技术的革命，推动着最早的信息社会演进，更是当前信息化和工业化水平最高的国家。

日本政府重视政策引导和企业实践相结合，相对于西方国家，日本更注重互联网战略和实际应用的结合。对于近期可实现、有较大市场需求的提案，政府会大力扶持，同时也会为相对较长远的规划提供资金和政策上的帮助，鼓励企业参与研发和应用推广。日本政府推出e-Japan战略，加强宽带网络的普及和上网环境的改善，意在为信息化建设打下物质基础。接着在2002年，“无所不在，无时不有的网络”概念首次出现，计划将日本到2010年建设成一个“泛在网络社会”。从e-Japan到u-Japan和i-Japan2015创新计划，日本在国家级的信息化建设方面从未停步。日本NTT DoCoMo通信通过2G／3G网络平台，推出了智能家居、医疗检测、移动POS等业务。日立、松下、索尼等国际知名生产制造商也在物流交通、电子标签行业、智能家居等领域推出物联网概念产品。日本借助其固有的信息基础、强大的经济实力，在吸取美国IT经济危机的教训后，认清本国物联网技术发展现状的优势和劣势，开始重视基础设施建设，逐渐走上自主研发的道路。

欧盟认为物联网的技术发展是推动欧洲共同体统一发展，解决社会问题如人口老龄化、气候变暖的长期动力，因此极其重视对物联网战略的制定。e-Europe是欧盟在1999年推出的全民信息社会行动计划；i2010策略是紧随其后颁布的，目的是提高国际影响力、减少社会问题对人民生活的困扰，建立起民众对未来信息化社会管理体系的信任。2008年，欧盟制定了2020年的物联网未来路线；在此基础上，英国、德国于2009年先后发布了《数字英国白皮书》和《德国2020年信息通信技术创新研究计划》，把电子与微系统领域、软件系统与知识加工领域、通信技术与网络领域作为未来信息技术发展的三大重点领域。欧盟更注重发展物联网的政策和理念，制定完善的物联网战略规划，逐步迈向技术强国之列。

得益于政府的大力倡导，我国在物联网领域的实际应用方面也已经步入世界先列。我国在2007年将物联网相关产业正式纳入国家《信息产业科技发展“十一五”规划和2020年中长期规划（纲要）》重点培养项目。我国在物联网研究领域起步较早，核心传感器技术的研发水平可以与其他发达国家相提并论。我国在传感网络领域也是标准主导国之一，无线通信网络和宽带覆盖率达到了实现物联网的基本要求，我国也是目前能够自主实现完整的物联网产业链的国家之一。我国早在2010年就已在物联网产业市场达到2 000亿元的规模，2015年全国物联网市场规模提升到7 500亿元，年增长率超过30％，明显超越了互联网、无线通信网的市场需求。当今各国已将我国的物联网建设作为物联网应用和实践领域不可或缺的重要力量，我国提出的很多新颖前端的概念也同样得到了世界各国的认可。在未来几年中，物联网会迎来发展的蓬勃阶段，以物联网为主导的信息网络行业将成为推动产业升级、迈向信息社会的“发动机”。由此可预见，物联网将跨越公共服务领域，逐步渗入企业、个人家庭领域的应用市场。

4.3.1.2　基于物联网的智能产品设计原则与策略

1）物联网下的智能产品界定

由于智能产品应用的范围横跨工业、家居、交通、能源、医疗等众多领域，虽然目前还没有明确具体的对于智能产品定义的解释，但是可以普遍认为那些被赋予获得收集和理解信息的智慧和能力、能够自主感知并且理解周围环境、具有自主思考的可能性，并据此做出相应反馈的产品都属于智能产品的范畴。物联网赋予了智能产品相对于互联网时代新的特点，即可识别化、智慧化、系统化。可识别化指的是智能产品可以被其他连接在同一网络中的物品感知、识别和提取数据，从而进行信息交流；智慧化指的是产品有一定的自我学习能力，可以根据所收集的用户信息为数据，在不同的情况下自主判断如何反馈；系统化指的是在物联网构建的系统中，每个产品都是其中的一个节点或终端，产品具有更高的信息采集和数据处理能力，可以与系统中的其他产品进行数据交互和分析，从不同角度为整个系统提供信息并为用户服务。

对于物联网背景下的智能产品而言，要满足作为一个产品的基本功能，如座椅提供休息的功能、路灯提供照明的功能，在此基础上具备物联网的智能感知能力和数据交换能力，可以被外界感知并且感知环境的变化，也能够实时地对环境变化做出判断，甚至可以处在一个系统的层面解决生活中的问题。

2）物联网下的智能产品设计原则

物联网下的智能产品会呈现出不同于互联网时代智能产品的特点，所以当面对这类智能产品的设计时，要充分考虑物联网的技术特点，以及在智能产品设计中的应用方法和原则。以下将总结基于物联网的智能产品设计原则，包括人性化、易用性、系统化和安全性原则。

（1）人性化原则。

人性化原则指的是，智能产品设计时刻应该以人为本，一切设计的出发点都要围绕为使用者解决实际问题。人们对于标有“智能”标签的产品总是报有期待，但大部分产品往往都是借助“智能”“物联网”等词汇来吸引用户，通过简单的无线网络连接，实现一些极其平常甚至画蛇添足的功能。比如某些所谓的物联网智能冰箱，在冰箱上添置电子屏幕，提供音乐、游戏、上网等服务，但是最基本的冰箱内部食物收纳问题都没有很好地解决，这样并没有实现一个产品存在的价值。产品的功能也是跟随用户需求的层次变化而进行改变的。在物联网的背景下也是如此，并不是将每一件产品都连入网络就能为人们带来更多好处，因为有很多产品在未联网的状态下就能发挥出最佳功能。是否让产品连入网络就要视其所应用的场景及其所能提供的服务而定。

在视觉层面也可以体现出设计的人性化。比如一些智能产品的功能应具有良好的可识别性，用颜色、材料的差异来划分不同的功能区，利用产品线条的走势来导向用户使用流程。智能产品设计的高度视觉化可以有效提高工作效率和使用频率。此外，智能产品人性化的设计原则也包括包容性，就要求考虑到不同年龄、不同认知程度、不同生活背景的使用对象，尤其要关注社会中的弱势群体在使用智能产品时遇到的问题。如老人、儿童这类不太能很快接受新鲜事物的人群，能否正确操作智能产品，产品的智能化是否可以改善残障人士在城市生活中的不便等问题。充分考虑这类人群的认知和行为特征，建立人与产品之间和谐的关系，具有人性化的设计才更能体现产品对人的尊重和关怀。

（2）易用性原则。

易用性原则指的是，智能产品的设计应该尽可能地让用户学习和使用起来不需要过多的思考，而是从行为出发、自然而然地接受产品，并在产品的使用过程中出现较少的错误操作，避免要求用户进行过多的自主设定，也就是所谓的“零学习成本”。(www.daowen.com)

智能产品应该从产品的通用性、易用性、耐用性等角度满足用户需求，在明确具体的功能目标后，可结合实际情况，考虑是否借助物联网的智能技术，让产品能够提供更优质的服务。智能产品在一定程度上能为用户提供更丰富多样的功能、更多维度的信息，这一出发点固然是积极的，但如果用户不知道应该如何使用这些功能、善用这些信息，那么就不能算是一个成功的产品。例如，一些智能洗衣机在操作界面上罗列大量的按键，提供完全自主的用户定义模式，但人们往往在使用时还是会选择出厂设置时设定好的几种洗衣模式，因为他们并不了解应该如何进行功能切换和设置，也不愿意花费大量时间研究冗长烦琐的说明书，因此很多看起来人性化实际上却被用户冷落在角落的功能就得不到有效的利用，导致大量资源浪费，这些问题都是设计师在设计过程中缺乏易用性方面的考虑而导致的结果。还有一些产品为了看起来更“高大上”，添置了许多可有可无的功能，实际上用户在使用过程中根本不存在这类需求，反而会给用户增加迷惑感，若用户在使用过程中进行了不可避免的失误操作，则会让整个使用体验变得更加痛苦。所以在设计智能产品时，要选择在合适的位置和环境下合理运用智能技术，这样才能更好地提升用户体验和产品的使用效率。

（3）系统化原则。

系统化原则指的是，相比于互联网时代产品和人、人和网络、网络和产品之间单一的连接，物联网将许多智能都有机地组合到了一起，从而形成一个庞大而统一的系统，智能产品在这个系统中的角色被重新定义。在物联网技术的支持下，智能产品在满足用户的基本需求外，还可看作分布在物联网感知层的信息源节点，这些节点将被赋予更多职权。比如常规的智能冰箱可以通过用户的设置自动调节温度，但是物联网要求智能冰箱作为一个食物的管理终端，可以通过手机上安装的软件扫描食物包装上的条形码，当食物接近保质期时提醒用户，还可以在食物短缺时自动推送购物网站的信息。在这个系统中，物联网实现了从冰箱内的食物到购物网站，再到用户之间的多方面沟通。同样，如果在城市中的井盖、高架绿化、环卫等设施中都嵌入电子标签，它们就会对周围的环境进行实时监控，通过信息平台和其他节点进行沟通和数据交换，从而对突发事件及时响应和反应，确保城市的便捷、舒适和安全，也会让城市规划管理制度上升到一个新的水平。

相比于传统意义上的智能产品，物联网下的智能产品就更需要利用物联网的网络结构，置身于完整的系统中，提供系统化的解决方案。

（4）安全性原则。

安全性原则指的是，智能产品连入网络的过程中会产生大量信息和数据，并流传到网络上。智能产品虽然提高了人们的生活品质，但其背后的安全问题也绝对不能忽视。目前物联网的应用网络层和传输网络层的无缝融合技术尚未成熟，可能引发的最大问题就是网络入侵、病毒传播等安全隐患。如果没有一个合理的制度对这些信息数据进行监管，就会造成新的社会安全问题。由于智能产品飞速扩张，遍布范围广、分布数量大，可以对数据进行实时的、多维度的收集和传输，一旦敏感数据被不法分子利用，可能造成的影响和损失是不可预计和弥补的。在这种情况下，就要考虑两种情况的安全威胁，第一是设备自身的安全，第二是数据信息的安全。设备自身的安全是指智能硬件在被黑客攻破后，直接失去原有功能，成为一堆“破铜烂铁”。试想，如果黑客攻击了城市电网和照明系统，那么后果将不堪设想。如果发生第二种情况，整个城市中的个人、家庭数据信息被黑客获得，后果会更加严重，因为极有可能涉及一些财产、个人档案、隐私相关信息，最终的损失也将是无法弥补的。所以在智能产品的技术和设计层面都要将安全性原则考虑进去，在硬件层面和使用流程上进行双重保护，最大可能地保护设备的安全。

3）物联网下的智能产品设计策略

相比于互联网时代的智能化产品和智能化服务，物联网的价值凸显在万物互联的智能化。现在出现的一些智能产品已不再是简单的“连接”，而是在互联网作为网络架构的基础上，能够自主决定去感知信息源、预测信息的流向，以及如何做出反应和协作。物联网时代的智能产品另一个突破在于，相比于传统意义上的智能，其更具智慧。在物联网时代到来以前，智能产品是机械、电子、信息技术的结晶，通过植入的芯片，产品可由人的控制表现出预先设置好的某种功能。到了物联网时代，产品可以被重新定义为“智慧型产品”，智慧型产品中的“智慧”可以理解为从感觉到记忆再到思维这一过程，所以智慧型产品具有一定的学习记忆、根据不同情况判断如何处理事件的能力。

分析现有物联网智能产品的自主感知、预测、反应和协作能力，借用“智商”这一概念来划分智能产品感知和处理信息及其做出反馈的能力，将基于物联网的智能产品分为具有信息感知化的“平常智商”产品、具有行动自主化的“超常智商”产品和具有数据协作化的“超级智商”产品，并分别从产品、服务和系统三个层面总结出如何进行不同层级的思考和设计的策略（图4-8）。

图4-8　物联网下的智能产品设计策略

（1）产品层面：信息感知化。

信息感知化指的是，产品主要以感知为工作中心，通常以某一个体或某种行为信息为感知对象，当周围环境或使用者的行为发生变化时，就好像触发了一个隐形开关，产品就会对这个刺激做出相应的反应，是从产品层面来实现智能化。这一类产品中最常见的就是智能家居产品。如家中的智能烤箱可以通过Wi-Fi与手机相连，用户可以在下班路上远程控制烤箱开关和烤箱温度，烤箱也可自主感知内部温度变化，从而自行预热和保温。再如某些品牌推出的智能灯泡同样代表了非常直观的物联网体验，通过在手机里安装程序，人们可以随时随地开关灯、改变亮度和颜色；当人们在房间里播放音乐时，智能灯泡还能够感知到音乐的节奏变化，实现灯光伴随音乐旋律舞动，活跃居室的氛围。

设计师在面对这类只需具备基本感知力、不需要调动其收集大量数据的“平常智商”产品时，需要全面考虑在产品所处的系统中产品体验层面的问题，包括可能产生的各种用户行为和周围环境的变化因素，产品应在感知不同信息时做出何种反馈，充分挖掘智能产品的感知和反馈能力的无限可能，为消费者实现更好的用户体验。

（2）服务层面：行动自主化。

行动自主化指的是，产品拥有明显的学习记忆能力和自主决策能力。其在了解用户行为方面的表现明显更突出，甚至可以同时处理感知到的多种信息，这类产品可用于解决服务层面的问题，通过学习预测用户的行为，结合周围环境因素的变化，提供系统化的解决方案。拥有这种能力的产品汇集了智能硬件记忆学习和大数据处理的共同智慧。如智能控温器产品Nest，用户使用该产品的最初一周，需要手动调整对温度、湿度的控制，一个人每天可能需要设置四次：起床、上班、下班、睡觉。但此后Nest就会利用自身算法，对用户的每次手动调整进行记忆和学习，它将了解和记录用户的日常作息习惯和温度喜好自行帮助用户控制空调湿度。Nest在感知力的基础上，发展了自我学习力，对用户行为产生的数据做加工，在预测到某种行为时，自动做出相应的反应。在此基础上，还有一类产品具有自主规划和决策的智慧，可以从服务层面来提供解决方案。例如，常规的智能冰箱作为一个产品可以帮助用户自主调节内部温度，但是物联网让智能冰箱成为一个食物的管理终端，也就是整个食物管理服务体系中的一个触点。用户可以在冰箱的射频区内扫描食物的条形码，将食物信息记录在冰箱系统中，当食物接近保鲜期时冰箱可以提醒用户，还可以在食物短缺时自动向用户推送购物网站的信息。在这个系统中，物联网实现了从冰箱内的食物到购物网站，再到用户的多方面沟通，由物品直接接触衍生为由物品代替人与其他物品进行交互。

（3）系统层面：数据协作化。

数据决策化指的是，智能产品可以在系统层面进行大数据决策处理，即一个智能产品在具备分析处理其所在系统产生的大数据的基础上，可以与其他系统中的智能产品进行大数据的交换，利用云计算技术将不同系统提供的海量数据协同运算分析，从而让这些数据产生新的应用。人们可大胆设想，今后每个智能产品都可以收集大量数据并与其他同一系统中的产品进行交换共享，甚至一个城市垃圾桶都可以将其内部产生的数据收集起来，如垃圾的回收频率、垃圾品类占比等。通过这些数据，人们可以大致分析出附近居民的消费水平、购物能力及饮食偏好等，当考虑在这附近建造一个购物中心时，就可以通过分析这一类型数据不同时期的变化，得到区域内的居民需求比重和趋势、产品品类的市场受欢迎程度、居民的消费能力等，最终应用于商场的品牌引入和产品销售策略的调整。物联网时代的产品被赋予了更高的信息采集、数据处理信息交互的能力，让更多设备有机地组合到了一起，从而形成一个庞大而统一的系统，每个产品都是立足于整个系统的运行机制来实现其功能的。

这类拥有数据决策能力的智能产品所处的角色，已然从为用户提供服务的一个节点或终端上升到一个完整的服务体系。当设计师希望将设计对象定义为物联网中的信息节点去思考设计策略时，如智慧城市、智慧医疗、智慧交通等解决方案，就要充分考虑把服务系统中的每一个可以触及的环节协同起来，思考在这些环节中是否可进行信息和数据的共享，用智慧服务设计的理念为使用者提供更高质量的体验。从更有社会意义的角度来看，这一类的智能产品可以将一定区域内收集到的数据绘制成一幅完整的宏观信息图，将有价值的信息通过数据众包推动社会监管进程，可能会赋予公众一种责任的力量，并将公民的执行能力提升到一个新的层次。

基于物联网的智能产品设计策略，从产品、服务和系统三个层面，对不同的智能产品进行设计策略上的分析，以及对设计过程中需要注意的问题进行探讨，可对之后的设计实践部分进行指导。