設計向善的注腳，是創造屬于“人”的發明

2024年09月24日 21:16:37 來源：中網資訊商業

　　AI時代，我們依然在一屆又一屆的戴森設計大獎的獲獎者身上看到了“人”的不可替代性和主體性，而這也印證了戴森始終信奉的“原創思維，突破創新”的理念。

　　戴森正通過創新科技以及其背后獨特的工程師文化，解決那些常被人們所忽視的問題，塑造一個創新驅動的未來。同時，這也讓年輕一代的新生力量看到成為發明家的可能，以創新之力，繪制一個更加美好的明天。

　　十字路口，人行道綠燈亮起，路旁等候的行人幾乎同時在第一時間踏上斑馬線，只有一位年輕人左顧右盼，來回確認沒有車輛后才小心翼翼地走過馬路，因為右轉車道的綠燈也同時亮起，但他“聽不到”疾馳的車輛，無法準確感知速度和距離，只能通過“看”來保障安全。

　　聽障人群每天都生活在丟失聲音細節的世界里，耳內充滿了嘈雜的噪音。走在路上，對于他們來說是一件危險的事。

　　而對另一群人而言，走路本身也是一件奢侈的事，穿衣、洗漱、吃飯……每天看似簡單而重復的動作，腦卒中患者卻常常因為肢體功能障礙無法正常進行。

　　一個健全人，常常無法意識到特殊人群在日常生活中面臨的障礙和潛伏的危險，但改變正在發生。

　　一件“衣服”可以讓聽障人群用皮膚的觸覺“聽見”聲音，仿佛“穿上”一種全新的感官，得以重新擁抱這個世界;一副“手套”可以幫助腦卒中患者在家中進行手指康復訓練，就像重新擁有了可以控制手指運動的神奇力量;而脖子上穿戴一個“頸套”，腦卒中患者就可以隨時訓練低頭、張嘴、吞咽等動作。

　　過去兩年，人工智能(AI)如巨人般踏入我們的現實生活，在柯林斯詞典中，AI被定義為“通過計算機程序模擬人類心理功能”，在技術的加持下，仿佛人類的一切需求都可以通過模仿和復制來滿足。

　　然而，在2024戴森設計大獎中國大陸賽區的獲獎作品中，一群年輕的發明者提出了自己對于這個世界的理解，他們不僅“看見”了那些時常被大眾忽視的群體，也“聽見”了那些未被言說的真切渴望。

▲2024戴森設計大獎中國大陸賽區前三強。(戴森/圖)

　　盡管AI在模仿人類創造力方面取得了顯著進步，但洞察現實世界，提出問題并創造解決方案的“發明家”角色，在AI時代依然不可或缺，也是對人類智慧和人文關懷的最佳詮釋。

　　一、設計向善的初心

　　2020年秋天，懷著對設計的熱愛與好奇，鄭青云選擇了設計創意學院的產品設計專業。

　　“設計向善，是一個設計者應有的素養。”課堂上的一句話，改變了他觀察生活的視角。從此，鄭青云仿佛多了一只看世界的眼睛，那些曾經“視而不見”的群體，開始頻繁出現在他的視野中。

　　在軟件研究所實習期間，鄭青云接觸到觸覺交互技術，并認識了同在研究所實習的蔣勝圣和博士師姐林宏南，開始聚焦于如何更好地運用這項技術。

　　在一次醫院心理科的調研訪談中，鄭青云“偶然”發現了聽力障礙患者會因無法正常溝通而出現心理問題。而聽覺和觸覺，看似沒有關聯，但也許出于一個設計師的敏銳度，鄭青云想到，和視覺障礙一樣，如果有其他感官的輔助，“他們的生活將會非常不一樣”。

　　他決定抓住這個靈感，和蔣勝圣、林宏南一起組建了“VirtX”團隊，投入到使用觸覺交互技術輔助聽障人群的研究中。

▲VirtX團隊成員決定投入到使用觸覺交互技術輔助聽障人群的研究中。(VirtX團隊/圖)

　　這樣的“偶然”也發生在同樣做好了準備的李元靖(團隊)和朱兆鵬(團隊)身上，在不同時間、不同地點，他們同時將目光對準了腦卒中患者。

　　機械工程專業的李元靖在接觸到了軟體機器人技術后，設計了一款氣動驅動器，并采用了人體膚色的硅膠制作，“觸感和人的皮膚類似”，這使他意識到這項技術在康復領域的潛力，他首先想到了自己常年飽受其困擾的扁平足問題，決定研究扁平足康復機器人。

　　2023年2月，李元靖在一個科創營上介紹了自己的項目，才發現原來扁平足問題普遍存在。于是他和包括錢青云在內的6位來自不同院校和不同專業背景的同學，組成CO-JUMP團隊共同研究。

　　面對研究領域的空白和資金、時間的挑戰，團隊通過一系列的市場調研，決定從更急迫的腦卒中患者需求出發，設計一款幫助腦卒中患者恢復手部功能的軟體康復手套。

　　李元靖說：“當時醫生普遍反饋的一個問題就是現有的設備容易在指關節處造成一定的張力，引發患者的二次損傷，而且價格也比較貴。”

　　腦卒中俗稱“腦中風”，2023年國家衛健委統計數據顯示，我國現有超過2800萬的腦卒中患者，因其高發病率、高致殘率和高死亡率等特點，造成了嚴重的疾病負擔[1]。

　　為了改善腦卒中患者的治療和康復效果，在大學的實驗室里，國際工業設計工程專業的研究生朱兆鵬、何琦和印楠，已經圍繞腦卒中開展了多個設計課題。

　　何琦坦言，“接觸了大量腦卒中患者后，我們才知道他們連(正常)吃東西、喝水都做不到。”為了發明一款專為吞咽障礙患者設計的可穿戴設備，他們三人組成了咽韻團隊。

　　剛剛畢業，并以設計師為職業的何琦對“設計發明”有了更深的理解：“更重要的是‘人’本身，不管他是患者還是普通用戶，都需要更深入、更全面、更共情地去理解用戶的需求。”

　　將人的需求作為發明的驅動力，而非僅僅追求技術的展示或設計概念的前衛性，創新才真正具有價值和意義。

　　年輕一代發明家正以其獨特的視角和方法，為發明設計領域注入更多新生力量。

　　二、把“人”作為方法

　　在人們的想象中，開創性的發明更像是“靈光一現”，或是如阿基米德洗澡時出現的“尤里卡時刻”，但現實是，發明是一個不斷發現問題和解決問題的過程。

　　在進實驗室之前主要做消費產品設計的朱兆鵬，在關注醫療健康領域后，不僅經歷了心態上的變化，更察覺到了患者的心理需求。

　　“之前會認為治病救人是醫生的職責，但在設計實踐過程中，發現其實不同的專業背景都可以為大眾健康盡一份力。”他提到，創新的產品能給患者帶來的改變不僅是身體上的改善，還有心理上的療愈。

　　其所在的咽韻團隊發現，現有的吞咽障礙評估方法，一類是專業醫護人員實操加上量表評估，因為時間成本高，臨床上并不常用;另一類是通過X光、內窺鏡等儀器直接觀察，但這類檢查不僅昂貴，還因為內窺鏡的侵入性讓人很不舒服，很多老年人存在抵觸心理。

　　于是，他們決定發明一個低成本、非侵入性的吞咽障礙評估方法，以減輕患者的心理壓力。

　　為了建立起吞咽障礙評估的數據集，何琦需要一次次去到病房采集患者吞咽時的喉部肌肉運動信號。

　　“躺在病床上的腦卒中患者很多都是五六十歲，甚至七八十歲的老奶奶、老爺爺，只能插胃管來輸入營養”，病房里一字排開的病床和插管儀器給何琦帶來了很大的沖擊，“因為我在實驗室里看文獻時，(患者)他們只是冰冷冷的文字。”

　　由于吞咽不同量的水會導致肌肉電信號的差異，采集這些信號的過程自然變得復雜，每位患者每次都需要經過三輪細致的測試。

　　在長達近六個月的數據收集過程中，何琦深感醫生和護士的協助至關重要，同樣也對那些愿意努力配合研究的患者們充滿感激，“我們要采集全面的電信號，每位患者就大概需要1個小時，吞八到九杯水”。

　　醫護、患者和設計團隊朝著共同目標努力，為研究迎來了一個好的開始，何琦提到，“數據集的質量和最終訓練出來的模型效果都是非常好的。”

▲咽韻團隊利用MATLAB建立了一個分類模型并進行了測試，在PSD識別中達到了95.8%的準確率。(咽韻團隊/圖)

　　把人作為方法，亦始終貫穿在CO-JUMP團隊的組隊和設計過程中。

　　當發現主動驅動的康復手套易給患者造成損傷，對痙攣患者的手指張開訓練效果也甚微，而氣動康復手套的手指張開是放氣狀態，驅動力不足后，他們便開始思考：“有沒有一款驅動器的結構既能減輕患者關節壓力，又能更好地輔助康復訓練，同時減輕體積、方便攜帶?”

　　在深入研究了肌腱驅動和流體驅動方法的優缺點后，CO-JUMP團隊創新性地提出了被動波紋管驅動器(PBA)的概念，以實現軟式可穿戴機器人的自然順應性、便攜性和良好的可控性。

　　在團隊中，藝術與科技專業的錢青云，會更關注手套整體的穿戴體驗，他基于初代產品提出疑問：“小臂和手背上的驅動結構能否也做得更小更輕一點，更符合人體工學?”而機械工程出身的李元靖，一開始的反應是否定的，“要保證電機的輸出力和裝置的正常運行，是不可能做小的。”

　　反復溝通后，雙方達成了一致，重新投入到電機選型和電路設計中，設計出一款兼顧性能和使用體驗的康復手套，可以實現居家場景的康復需求。

▲醫生在試戴初代版本的CO-JUMP軟體機器人康復手套。(CO-JUMP團隊/圖)

　　正如詹姆斯·戴森在自傳《發明：詹姆斯·戴森創造之旅》中所言，“善于發明的工程師永遠不會滿足于他們的最新發明。他們往往會疑惑地看著它說‘我知道怎么讓它變得更好了’。”

　　“如果一塊布可以像觸覺屏幕一樣，顯示各種各樣的觸覺感受和圖案，將是一件多么奇妙的事!”為了讓電觸覺渲染從前沿技術轉化為可以真正服務于人的產品，VirtX團隊也提出了自己的解決方案。

　　經過長達半年多的努力，一塊可以實現針扎、輕撫、拍擊、按壓四種觸覺感受的5×5厘米布面誕生了。

　　還未好好享受這種“從0到1”的喜悅，為了讓這塊布料真正變成一件可以“穿在身上的衣服”，VirtX團隊又馬不停蹄地投入到跑工廠的環節中去。

　　“從布做成衣服需要裁剪到一定尺寸，但這個布的邊緣是有講究的，它的經緯電極不能同時出現，否則會影響穩定的電氣連接。我們問了很多工廠，都答復我(實現)這種特種布料的任意尺寸調節是不現實的，成本過高。”VirtX團隊的鄭青云對當時的情形仍記憶猶新，“我有點慌了，開始懷疑這東西是不是真的不能做?”

▲從一塊布到做成衣服，還有很長一段路要走。(VirtX團隊/圖)

　　他們并未就此放棄，而是輾轉于各個地方的工廠。“我們最后在一家工廠里，了解到一塊普通的布是怎么織成衣服后，我就和他一起做。”在各種磨合中，VirtX 團隊“織成”了這件諸多工廠表示不可能做的“衣服”。

　　“怎么去做好一個設計師?方法就是做個‘人’。”鄭青云依舊記得專業課上老師說的這句話。

　　在這些以人為中心驅動的設計中，人既是目的，更是方法。年輕一代的發明者并沒有選擇一條更簡單地復制解決方案的道路，而是勇敢地踏上了一條更為曲折的創新之路。

　　三、發明家是科技的尺度

　　當完整的“衣服”出現在實驗室那一刻， VirtX 團隊的蔣勝圣非常感動，他曾擔心因為自己的設計不合理，衣服一通電就冒煙，“從設計藍圖，到加工出來一塊小小的電路板，再到這件‘衣服’，心情就像坐了過山車一樣。從我們手里誕生了一個新的東西，所以拿到手里時忐忑不安，生怕弄壞了!”

　　懸著的心剛剛落下，為了實現“穿上它就像穿一件T恤”的理想狀態，VirtX團隊又投入到持續不斷的迭代過程中。

　　“就像我一直崇拜的詹天佑先生，他主持修建第一條由中國人自行設計建造的京張鐵路時，想到了用南美礦山‘之’字形線路縮短隧道長度，實現了世界罕見的八達嶺爬坡高度。” 擁有工程背景的蔣勝圣提到，面對海量紡織電極線時，他受到了詹天佑思想的影響，也從生活中發現靈感，想到了LED大屏，用少量的線傳輸大量的數據。

　　2024年，VirtX所基于的底層核心技術在ACM人機交互領域的頂級國際學術會議(ACM Conference on Human Factors in Computing Systems, CHI 2024)上進行了發表，并同步申請了多項發明專利、實用新型及外觀專利。為了讓這項發明真正服務于聽障人群，他們又報名參加了戴森設計大獎。

　　“我經�？创魃O計大獎官網上的過往作品，甚至不是得獎的作品，它是我的一個靈感來源，了解一些最具前沿想法的人都在干些什么事情。”VirtX團隊的鄭青云非常認可戴森設計大獎所倡導的發明家精神，“因為發明既不是設計，也不是技術，而是這些東西的合集。”

　　獲得2024年中國大陸賽區冠軍后，VirtX團隊希望能有更多機會去往國際舞臺展示這項傾注了他們大量時間和情感的發明，為產品進一步落地爭取更多支持，“聽障人群是我們的起點，也是我們的終點”。

▲與VirtX產品配套的開發生態。(VirtX團隊/圖)

　　一直把詹姆斯·戴森視為自己偶像的CO-JUMP團隊的錢青云，今年已是第三年參加戴森設計大獎。

　　“創新，或者說創造，是人類一種發自本能的渴望。”錢青云認為，這種渴望也是人與AI的本質區別，“我們給手套也搭載了AI游戲用于康復訓練，但它依然只是設計流中的一環，涉及用戶的真正痛點，還是需要人去跟醫生、患者實際溝通。我覺得要真正解決一些實際生活中的問題，還是得先從理解痛點出發，再去倒推研究我們所需要的技術方案。”

　　雖然CO-JUMP軟體機器人康復手套是今年戴森設計大獎中國大陸賽區的亞軍，也是錢青云三年來拿到的最好成績，但他也深知做出一款能真正投入商業化的好產品，后面還有很多路要走，“我很感謝戴森設計大獎這個平臺，讓公眾更了解我們的產品，也吸引更多資源來促成產品落地。”