航天員站在高高的機械臂上往下看，宇宙的絢爛與深邃皆在腳底。艙外，藍色的地球盈盈欲滴，緩緩轉動，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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　　“進駐前，空間站就像一個沒裝修好的房子，需要航天員安裝水管理系統(tǒng)、建立WiFi，完成上千個貨包的拆解等。通過一周加班加點的工作，我們完成了53個項目，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號載人航天飛行任務的過程，揭示了“人”在載人航天“萬里長征”中的重要性?！翱梢哉f，幾乎所有空間站內與航天員有交互界面的設計、艙外的產品研制和任務設計，都是人因工程保障的結果”。

　　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歷，告訴大家：什么是人因工程？人與機器、環(huán)境的關系是怎樣的？

　　機器是人發(fā)明的，但不能替代人。人要探索更高更深更遠，又離不開機器。聶海勝等3位航天員是通過神舟十二號飛船，由長征二號F火箭發(fā)射升空的，經過交會對接，進入中國空間站的核心艙，在那里工作生活3個月。艙外活動任務中，他們穿上一個小型航天器——艙外服，登上高聳的機械臂。面對太空的惡劣環(huán)境，航天員要和一系列機器協(xié)同工作才能生存和完成任務。

　　載人航天任務本身就是一次巨大的人因工程試驗，正如論壇名譽主席、中國工程院院士、中國載人航天工程總設計師周建平所說，載人航天工程的設計師們對人因工程也經歷了一段認識的升華過程?！霸谳d人航天之前，航天工程實際上是無人飛行，靠自動化或遙控運行。當人進入這個環(huán)路，我們開始深入探討如何發(fā)揮人的作用。”

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

　　但讓人意想不到的是，點開手機上的購物軟件，五花八門的商品鏈接就會“猜你喜歡”；在每個室內公共場所，抬頭就能清晰地看見“安全出口”的標識；智能手表能夠準確地測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計也都有人因工程的支撐。

　　“關注人因就是關注我們人類的未來，關注未來我們每個人各自的生活和工作狀態(tài)?！眹H宇航科學院院士、中國載人航天工程副總設計師陳善廣在峰會的開幕式上說。

　　第七屆中國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域專家學者、設計創(chuàng)新領域專家、相關科研院所及企事業(yè)單位代表約1200余人齊聚上海，共話人因工程學科交叉融合發(fā)展成果、描繪人類未來美好圖景。

　　人因設計為航天員營造太空“家”

　　“大家看到航天員在空間站直播中展示的風采和能力，其實是我們不斷深化認識，重視人因工程，對人進行訓練的結果?！敝芙ㄆ奖硎?，中國載人航天工程發(fā)展至今，設計師們從被動適應到主動參與人因工程試驗，從早期把人送入太空并安全帶回，到后來不斷推進發(fā)揮人的作用。

　　草蛇灰線，伏脈千里。當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；當億萬觀眾看著火箭發(fā)射和返回艙回收，歡呼和尖叫時；當艙外的固定鏡頭捕捉到航天員成功出艙，站上機械臂時，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家，在關注這些設計的機器，是否符合航天員作為人的行為習慣，是否能確保航天員安全，是否能幫助航天員高效地工作。

　　目前中國載人航天已完成11次出艙活動任務，“這是人因設計保障的結果”。聶海勝介紹，出艙活動對航天員的能力要求很高，因此人因設計必須與航天員相匹配。在操作艙門時，受艙外服的約束，再加上失重的影響，身體的活動范圍小、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，中國空間站出艙活動任務工作組專家需要充分考慮各種因素，通過懸吊、水下試驗以及在軌試驗對空間機械臂進行設計和充分驗證。來自航天五院總體設計部的90后朱超是負責航天員出艙任務機械臂系統(tǒng)總體工作的設計師。

　　“在整個任務機械臂操控系統(tǒng)設計之初，只用了二維信息，難以滿足航天員操控機械臂的要求，可能會產生失誤，所以我們引入了三維數(shù)字孿生系統(tǒng)?！敝斐M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知，就無法在操作過程中清楚了解機械臂的位置，可能會引起機械臂與艙體，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。

　　除了頂尖的技術支持，任務的成功還要仰仗航天員在地面和太空的千百次訓練和試驗?！昂教靻T可以通過艙內軟件按照1∶1比例還原數(shù)字機械臂的運動將任務的整個流程走一遍；還會在艙內對艙外的物理機械臂進行操作，這樣可以讓宇航員更直觀地感受操作機械臂過程?！敝斐f。

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

　　人因安全研究防患于未然

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

　　陳善廣向與會的科技工作者發(fā)出了靈魂之問。

　　他認為恰恰相反?！鞍踩珕栴}頻發(fā)在諸多領域，仔細思考的話，很多問題都具有重復性，因為我們預測不了，預防不了?！?/p>

　　他給出一個數(shù)據(jù)——70%以上的安全事故都與人的因素相關。切爾諾貝利核事故、福島核電事故，還有2017年美國海軍在南海、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難事故，本質上說是在系統(tǒng)運行階段人和機發(fā)生了沖突，從這個角度弄清楚人身上發(fā)生了什么、為什么會發(fā)生這種錯誤，并能夠監(jiān)測和預測，就能有效預防事故的發(fā)生。”陳善廣指出。

　　在上海交通大學計算機科學與工程系長聘教授呂寶糧看來，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虹山湖大壩中段時，沖破石護欄墜入湖中，造成21人死亡。經公安局通報，公交車司機因產生厭世情緒，主觀造成事故。

　　“為了避免類似慘劇的發(fā)生，我們團隊開發(fā)了從傳感器、集成電路到算法的一套信息和工程學系統(tǒng)?！眳螌毤Z介紹說，通過在受試者的前額和頭部接入腦機接口設備并佩戴眼動儀，就可以識別檢測其腦電、眼電和眼動信號，從而檢測駕駛員的疲勞程度，并且對情緒進行預警。

　　未來，這種腦機接口式的人因工程設計也將惠及醫(yī)學，輔助醫(yī)生對抑郁癥等患者進行診斷與治療。

　　在論壇現(xiàn)場，很多專家學者駐足一個展臺前——展臺上的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^腦機接口儀器檢測到的腦電數(shù)據(jù)可以實時傳輸?shù)匠绦蚶?，再和硬件連接，這樣就可以實現(xiàn)閉環(huán)的遠程控制?！壁A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)實技術等，根據(jù)對人體關節(jié)、視野可達范圍、空間干涉等數(shù)據(jù)的采集分析，可以進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，過一會兒就會感到頭暈目眩；有的人戴上虛擬現(xiàn)實(VR)眼鏡跟著里面的畫面移動時，也有惡心反胃的感覺。這都是視覺誘導暈動癥的表現(xiàn)，而這些也是經常出現(xiàn)在年輕人日常生活里的場景。

　　北京郵電大學數(shù)字媒體技術專業(yè)的研三學生蔡晨陽就是暈動癥“患者”之一。為了解決這個困擾，考慮到操作的便捷度和用戶的體驗感，她使用結合眼動儀的VR眼鏡進行眼動數(shù)據(jù)采集，來分析佩戴者運動時是否會出現(xiàn)暈動癥以及癥狀和程度。

　　“我們在使用VR時，舒適度是非常重要的，如果產生了暈動癥的癥狀，體驗感是很不好的，而且也會影響你在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中的交互。希望這次檢測，可以給以后虛擬現(xiàn)實的發(fā)展提供參考和借鑒?！辈坛筷栠@篇《基于運動感知和眼動特征的視覺誘導暈動癥檢測研究》的論文還在本屆論壇會議中斬獲優(yōu)秀論文三等獎。

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

　　作為華為技術有限公司終端BG用戶體驗設計部人因團隊負責人，金紅軍主要關注用戶在健康舒適、操控體驗和情感愉悅方面的感受。

　　耳機幾乎成了當代年輕人的“外化器官”，每天不離身。金紅軍以耳機的設計為例，講述了一套產品研發(fā)的“方法論”：“我們當時在國內外的很多高校采集了成千上萬個人耳朵、頭部、手部的數(shù)據(jù)，針對這些數(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，通過仿真產品和迭代設計，最終設計出一對佩戴舒適的耳機。”

　　“而且我們發(fā)現(xiàn)用戶使用電子產品的時長呈爆發(fā)式增長，這勢必會對眼睛產生很大影響。”他說，為了盡可能降低電子屏幕對眼睛造成的危害，人因團隊通過對關鍵變量，比如亮度、對比度、藍光、字體等進行精細地設計和約束，讓產品落地。

　　最好的數(shù)學能設計出更完美的大腦嗎

　　隨著工業(yè)從蒸汽機時代的1.0推進到如今智能化時代的4.0，人因工程也在逐步發(fā)展?？此萍夹g的革新都對前一個時代產生過沖擊甚至替代，但每個時代所沉淀的經驗都助推了人因工程的進步，從而更好地輔助人的生產生活。

　　“像ChatGPT等新的人工智能應用出來以后，我們面臨著更大挑戰(zhàn)。我相信數(shù)字化向智能化發(fā)展，可能今后會成為航天領域重要的研究方向，能夠得到重要的應用成果。”中國科學院院士、中國載人航天工程空間科學首席專家顧逸東表示，載人航天工程方面的數(shù)字化工作已經在開展，包括數(shù)字月球平臺、數(shù)字火星平臺等，為今后在空間月球探測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。

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

　　有一位量子科學家問中國科學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)學來設計一個更加完美的大腦？

　　“是可能的，”他回答，“但它設計出來的一定不是人腦。人類大腦來自演化的歷史長河，無疑是宇宙最復雜智能的系統(tǒng)，是大自然演化的偉大奇跡。”

　　宇宙深處宏偉壯觀的大麥哲倫星系里，有上百億顆恒星。郭愛克對這個浩渺的系統(tǒng)尤其感興趣，因為它和人類大腦上千億的神經元細胞數(shù)量相當。“如果想知道人類大腦神經元排布的情況，我們就可以看看這個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·中青網記者 王一迪 堵力 來源：中國青年報