AUDIO MOBIL 在面向整个汽车价值链的杂志 ZfAW 上发表

从纯粹的徒步行走，到使用马车，再到发明机动车辆，人类走过了一段艰辛的历程。有一点是显而易见的：我们希望高效、经济地长途跋涉。在 "移动 3.0 "的背景下，现代通信手段的组成部分正在对这些属性进行补充。如今，在车内 "始终互联 "已不仅仅是汽车制造商营销部门的必修课。即使是使用 "智能手机 "的一代，在长途旅行时也不想再缺少数字瑞士军刀。

在这个数字革命的时代，交通隐患往往被忽视或至少被淡化。但交通演变背后的真正原因是什么？这种通信技术带来了哪些机遇？人类是否已经达到了技术的现实要求，还是需要几代人的努力才能真正长期确立这样的主题？我们是否正在向自动驾驶开放，我们是否意识到了潜在的风险？

有许多问题是众多科学家在他们的知识领域中通过实证方法解决的，这些问题也给我们驾驶员带来了改进和帮助。目前，电子工业和汽车工业的生命周期各不相同，两者之间存在着不和谐的联系。理想的情况是，汽车行业应努力与 IT 行业一起完成当前的模式转变。在可预见的未来，技术要求至少必须以协调的方式进行调整。但是，互联汽车的实际使用者--人类又该何去何从呢？

位于上奥地利兰斯霍芬的 AUDIO MOBIL Elektronik GmbH 研发工作室首席执行官托马斯-斯托坦（Thomas Stottan）以远见卓识的眼光审视了互联汽车令人兴奋的可能性以及人机互动方面的相关研究课题。

导言

AUDIO MOBIL 与 CarICT 的合作已有 25 年之久。在现代操作系统的日常开发过程中，公司致力于简化汽车用户的日常生活，并因此成为汽车行业的合格开发合作伙伴。这项工作带来了一些令人兴奋的挑战：汽车与个人移动有什么关系？例如，当你遇到交通堵塞时，你还会单独行动吗？下面我们将用不同的方法来解决这些问题。

如果你观察一下个人移动的世代，你会发现个人运动的进化变化。移动性 1.x（公元前 700 万年至公元 1800 年左右）描述了自宇宙大爆炸以来人类移动行为的蜕变，从车轮的发明到战车和马车的使用--这已经是移动行为和范围要求的重大扩展。换句话说，纯粹的肌肉支撑措施扩大了范围，将其缩减到了最基本的程度，从而实现了人类运动的第一次进化。

在此背景下，交通 2.x 的众多中间阶段代表了 17 世纪初工业革命过程中出现的蒸汽机和第一辆机械机动马车。即使是超现代化的驱动概念--各种形式的混合动力或电力驱动--也只是未来交通 3.0 的初级阶段。
很有可能，这将是个人交通领域的又一次革命。交通 3.0 是利用我们的智慧来利用个人交通方式的结果--就像我们在早期学会利用人类的体力一样。如今我们可以清楚地看到，个人交通并不纯粹与汽车联系在一起，而是可以通过使用各种交通工具来实现。

巴士是一种公共交通工具吗？如果是，什么是包车？
在交通拥堵的情况下，我们是单独乘车移动，还是受他人控制？总之，流动是个人的。因此，有必要重新定义一些术语：让我们称之为 "移动生态系统"。

移动生态系统

如果我们摒弃个人交通和公共交通的限制性概念，就可以重新定义不同的影响因素。交通生态系统可细分为以下核心主题，并附有主题和分类领域的示例：

个人交通工具（自主）：

• 自行车运动员
• 行人
• 大众运输工具
• 航运交通
• 飞机交通
• 电车
• 巴士
• 地铁和市郊列车
• 火车交通

 

基础设施

• 交通诱导系统
• 道路网络
• 停车场
• 建筑工地
• 定居结构
• 能源供应商

 

信息结构：

• 天气
• 城市信息
• 旅游信息
• 交通信息

 

个人交通工具（机动）：

• 汽车
• 货车
• 单轨车辆

 

这些交通生态系统组成部分的核心是个人交通，人们努力使其效率最大化。 交通生态系统的复杂性与日俱增。为了长期实现理想的效率，必须使用 ICT（信息和通信技术）等新技术。这涉及到数据保护安全方面的基本决策。目前，符合当前最高数据保护标准 "欧洲隐私印章 "要求的技术解决方案已经开发出来，并在市场上得到了认可。其中一个例子就是 AMV-Networks GesmbH 的 xFCD 系统。

互联汽车的发展

在此背景下，我们希望探讨互联汽车的发展--就像交通的发展一样--并研究已经使用的技术和未来将使用的技术。过去曾使用过哪些形式的通信标准，目前正在使用的是哪些，以及可以期待哪些发展？

车联网始于所谓的 "游牧民族"：智能手机、移动电话和移动导航系统与车辆连接（N2C），例如连接免提系统、将个性化音乐播放列表集成到车辆中或将设备用作移动导航解决方案。至今仍在使用的技术。现在，在汽车 x 对汽车（x2C）和反之亦然的汽车对汽车（C2x）中实施非营利数据已成为现实。如今，驾驶员会收到计划路线上的事故警告、附近停车设施的信息或相应地点的限速信息。这些都是当今人们所熟悉和流行的技术和标准。

未来，车辆联网的价值在于车辆之间的通信以及个性化数据与基础设施的结合使用。无论是电动汽车在可预见的未来需要充电，还是车辆自主寻找合适的充电选择，或是前方车辆提醒后方驾驶员注意障碍物。所有这些都将对移动行为产生持久影响，尤其是显著提高安全性。个人出行的优势甚至还未被考虑在内。根据最大可能的效率和现有的交通方式或车辆，对行驶路线进行无缝覆盖，将彻底改变未来的交通方式。当然，到目前为止，这一切还只是未来的梦想。然而，为了在不久的将来启动这一演变，车辆联网必须得到广泛接受，所使用的技术必须易于理解。
专家们一致认为，未来只有通过个人联网才能实现高效的移动性。汽车和 ICT（信息与通信技术）这两个组成部分构成了移动 3.0 的完整领域。

车辆联网的基本原理

xFCD--"扩展浮动汽车数据 "是车辆联网的基本技术，它以 C2x 和 x2C 技术的形式在车辆和基础设施之间产生通信。Car2x 以匿名方式向独立数据中心提供车辆特定数据（位置、速度、油量、里程和许多其他参数），而独立数据中心则以匿名方式将这些数据转发给基础设施措施，并以这种方式控制交通信息服务、交通控制措施和类似工具。这对驾驶员和信息服务提供商来说都是一个双赢的局面。当然，这始终以数据安全和个性化数据保护为前提。
这方面的悬而未决的问题早已得到澄清，只有立法和全球适用的标准需要在不久的将来得到巩固。最后但并非最不重要的一点是，汽车行业必须尽快认识到时代的迹象，并为少数悬而未决的问题提供可持续的智能解决方案。

提供数据的应用实例

数据提供的适用性几乎是一个无限可能的领域。如果从 "企业对企业 "细分市场入手，可以列举出许多应用领域，从个人维修车间服务应用、汽车搜索器解决方案、租赁模式、直接向当局收费的电子行车记录仪、汽车共享模式到车队管理模式。

另一个细分市场是 "企业对政府"，在这个市场中，应急服务的运行控制与一般的交通规划、错车警告、停车位管理或当地公共交通一样，都能产生积极的影响。

这些都是刚刚起步的业务领域（如果有的话），在许多方面仍可被认为是成功的。如果汽车行业无法在短期内利用这一诱人的市场，那么谷歌和苹果等移动领域的横向进入者将知道如何长期占领这一市场。

欧洲车载信息和通信技术市场的发展

然而，在未来的交通领域，所有的车联网技术不仅能带来更高的安全性和效率。仅在欧洲，预计每年约 1500 亿欧元的销售额也不容忽视。这只是初步的保守估计。

由于使用了 LTe 等现代电信标准或实施了法律规定的 eCall，预计 2018 年这一市场将得到支持。这是一个利润极其丰厚的细分市场，但仍处于起步阶段。因此，信息和通信技术（ICT）才是未来真正的燃料--无论关于推进力的讨论如何盛行。

分心是安全移动模式的真正潜在危险

如前几章所示，许多网络技术已准备就绪，只需投入少量资源就能及时融入市场，但在此背景下不容忽视的是与汽车行业相关的媒体的指数级发展。

广播用了 38 年才达到全球 5000 万用户，而电视只用了 13 年。手机用户达到 5000 万用了 11 年，而互联网达到这一里程碑只用了 3 年。Facebook 和 Twitter 等最流行的社交网络仅用了 9 个月的时间，全球用户数量就达到了惊人的 1 亿。在极短的时间内实现了极速扩张，这与汽车行业相对缓慢的周期形成了鲜明对比。汽车行业用了 60 年才达到 5000 万用户。因此，汽车制造商要想在未来为自己的产品吸引到梦寐以求的客户，就必须尽快平衡这种非常不平衡的节奏。

在这方面，过多的功能和服务分散驾驶员的注意力也值得关注。

1983 年，除了实际控制车辆外，驾驶员还必须掌握 7 种功能（车速表、油量表、指示灯等），而到 2010 年，已经有 38 种功能，甚至更多。这还不包括现在也可以使用的服务。一辆装备精良的中档车大约有 60 种功能（雨量传感器、倒车摄像头、泊车辅助系统等）。如果考虑到摩尔定律[1]或巴克斯顿定律[2]等因素，这个数字已经远远超出了我们神经元的承受能力。这就意味着，在千年之交，我们已经摆脱了负荷极限，因而只能任由技术摆布，而现代人只有调动所有的神经元储备才能控制这种程度。技术发展的速度超过了处理速度。

要做到这一点，同时还要驾驶车辆，这远远超出了我们的能力范围。与技术发展形成鲜明对比的是，人类在认知能力方面的进化却停滞不前。在过去的 30 年里，驾驶环境发生了翻天覆地的变化，对驾驶员的要求也大大提高。在人类感官能力保持不变的情况下，功能的增加对车内人员的安全构成了极大的威胁。

必须明确汽车制造商面临的任务。现代汽车中的传感器技术和相关辅助系统自然会提高安全性。然而，辅助系统和传感器是否需要由驾驶员单独启动或关闭，仍然是个问题。即使将智能手机集成到汽车中也不能解决所有问题。问题及其背后的解决方法是，如何将我们定制的智能手机功能以可用的方式集成到汽车结构中，以便在驾驶过程中也能安全使用。

然而，鉴于汽车网络的不断发展和人们对自主运输模式的渴望，我们无论如何都必须重新考虑目前的汽车结构。显然，我们的目标必须是技术的 "人性化"--使技术解决方案适应人类个体。

在这种情况下，一般的分心也应被视为未来交通模式中被低估的风险。试想一下日常生活中的情况，比如骑自行车的人因为玩手机而分心，行人在横穿车道时因为听音乐而分心，或者其他类似的风险群体：缺乏互动也可能导致目前正在进行的自动驾驶模式试验戛然而止。

男女对车辆的要求不同

尽管有意识地需要跨平台的车辆联网，但男性和女性对交通工具的要求是不同的。这里完全没有考虑到人口统计方法或社会基本因素。例如，女性喜欢询问她们的手提包可以放在车内的什么位置，这样既方便拿取，又能防止碰撞--这个问题与男性毫无关系。数字应用的情况也类似。在一项科学研究中，专家们询问了用户在车内与性别相关的行为--请注意，是在驾驶过程中--并得出了一些令人担忧的结果。

正如 "车内与性别有关的用户行为 "研究[3]所显示的，电话、GPS 功能和 Facebook 的使用频率和特点存在性别差异。

尽管法律明令禁止，但使用智能手机的电话功能在男性和女性中都很普遍。令人遗憾的是，研究还显示出一种非常明显的趋势，那就是在开车时发送信息。

电子银行和社交网络等使用情况令人担忧：不同性别的使用比例各不相同，但总体使用率之高令人担忧。在这方面当然需要立法，采取必要的道路安全措施，从而遏制驾驶时直接使用智能手机，以最大限度地减少分心的可能性。其中，2015 年第 53 届德国交通法庭会议呼吁为汽车制造商、信息、通信和娱乐设备生产商以及服务提供商建立一个框架，以实现情景功能抑制的可能性。例如，这涉及到在驾驶过程中停用手动目的地输入或阻止文字输入。至少在替代交通方式能够在自动驾驶中可靠实现之前是如此。

驾驶员分心

从科学的角度来看，当用户专注于其他活动时，可以区分出三大分心群体。

手动分心，即驾驶员只需将一只手从方向盘上移开即可操作设备。视觉分心是指在执行任务时，驾驶员需要将视线从道路上移开。最后是认知分心，即驾驶员需要将注意力从单纯的驾驶任务上转移开。

如果我们在这种情况下评估神经元信息流和人类的整体电容感知，就会发现最明显的感官是视觉。其次是触觉，但触觉已经远远落后于视觉。在触觉之后，其余的感官如听觉、嗅觉和味觉就不那么明显了。因此，现代汽车架构的操作系统最好与人类的 "基本设备 "相适应，以完成可能的任务。这是现代整体人机界面系统发挥作用的唯一途径。

作为科学依据的人机界面测试系列

由 Manfred Tscheligi 教授领导的萨尔茨堡大学 Christian Doppler 情境界面实验室正是致力于研究这些与实际驾驶任务中的感官生理分心行为有关的问题，并在 2010、2011 和 2012 年进行了广泛的人机界面测试。
测试使用了从紧凑级到中高级的各类车辆。
这项研究的目的是说明实际操作（即在道路上）中的分心行为，这与美国权威机构 NHTSA（美国国家公路交通安全管理局）等纯粹以模拟器为导向的测量方法完全不同，后者将其作为基准，并因此提出了明确的建议。

研究结果[4]不言自明，需要采取紧急行动。在这些测试系列中，几乎没有一辆车能达到美国国家公路交通安全管理局（NHTSA）规定的成功完成任务的时间限制，尽管测试者在测试前已经详细熟悉了各个系统。在某些情况下，标准时间规格（目标值为 24 秒，实际值为 80 至 175 秒）超时过多。实际测定值在 80 秒到 175 秒之间），在这一汽车工程领域仍有许多改进的余地。

语音控制：不是 "哲人之石"

可以说，现代系统控制包括语音控制，因此有可能减少认知负荷。遗憾的是，美国汽车协会交通安全基金会[5] 在一项 "心理工作量 "研究中发现，事实并非如此。

在这项研究中，除了每位驾驶员每天都要完成的驾驶任务外，还为驾驶员布置了各种任务。例如，单纯收听广播所造成的认知负荷、使用免提设备拨打法律允许的电话、与前排乘客交谈、使用手机进行未经授权的通话或在车载集成菜单系统中输入内容等都被考虑在内。上述任务给汽车用户带来了更大的认知负担，因此纯粹的驾驶任务越来越被挤到了次要位置。

当要求车辆用户在驾驶之余解决语音转文字任务，或使用广受公众欢迎的 Siri 语音控制为其朗读文本时，认知负荷就达到了极限。从测量结果中可以清楚地看出，驾驶任务已经完全脱离了认知和感觉生理感知的范畴，测试对象只专注于语音控制任务。与分心系数为 2.8 的良好传统菜单输入相比，语音输入系统的表现要差得多，分心系数为 4.2。

这些结果与 "驾驶员分心 "一章中提到的人类整体电容感知潜力不谋而合。为了使现代操作系统适应人类的 "基本设备"，这是汽车行业需要迅速解决的一项科学任务。对于理想的人机界面系统来说，打字、说话和轻扫这些单独的操作方式并不可行。另一方面，适应人的 "基本设备 "和情境的不同输入方法才是理想的状态。

创新技术理念为自动驾驶铺平道路

为扩展人机交互一体化的可能解决方案定义了车内的用户区域。车辆内部被划分为三个基本区域，其组织结构如下：
驾驶员区域负责所有与安全相关的互动，前排乘客区域作为辅助驾驶员的区域，最后是后座区域。这种区域划分需要不同的人机界面概念，有助于通过现代操作系统减少分心的可能性，或者至少根据区域进行映射，在跨区域解决方案的帮助下将驾驶员分心的可能性降至最低。

近年来，许多汽车制造商和供应商都试图在广泛的信息提供领域积累专业知识，并将其融入创新的内饰概念中。无论如何，这些方法都是积极的--"人的因素 "仍然是一个巨大的挑战。

在不久的将来，科学，尤其是汽车用户，将决定我们用哪些系统来满足哪些需求。除其他外，驾驶者将面对现代交通理念，并相应地调整他们的交通行为。通过 "人性化 "的操作技术，可以长期促进有效使用这些技术的意愿。

只有当人们认识到阻碍电动汽车普及的不是续航里程问题，而是能源管理问题时，电动汽车才会被广泛接受。移动 3.0 是通过个人联网实现的高效交通--是我们今天所熟悉的汽车与信息和通信技术以及其他交通方式的相互作用。正确利用这种互动将成为未来的真正燃料。

参考书目

[1] Moor, G. (1965)：
国际电子学》杂志、
"集成电路"

[2] Buxton, W. (2001)：
看不见的未来：科技与日常生活的无缝融合》、
"少即是多

[3] Kortus-Schultes, D. (2005)：
性别差异、
大型市场研究 "男性-汽车 "和 "女性-指数 "的结果》、
下莱茵应用科学大学

[4] Tscheligi, M. (2013)：
CHI '13 计算系统中的人为因素扩展摘要、
"汽车人机界面测试包：研究车载人机界面的可利用方法》、
萨尔茨堡大学

[5] Cooper, J., Ingebretsen, H., Strayer, D., (2014)：
六种不同车辆系统中基于语音的常见车辆交互的心理工作量"（Mental Workload of Common Voice-Based Vehicle Interactions across Six Different Vehicle
系统"
美国汽车协会交通安全基金会