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、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、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變為適合工作、生活的狀態。”航天員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。“可以說，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、環境的關系是怎樣的？

　　機器是人發明的，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。面對太空的惡劣環境，航天員要和一系列機器協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。“在載人航天之前，航天工程實際上是無人飛行，靠自動化或遙控運行。當人進入這個環路，我們開始深入探討如何發揮人的作用。”

　　航天員和飛船、空間站、機械臂協同工作，形成了特殊環境、特殊任務、特殊裝備和特殊人員的復雜人機系統。人因工程是近年來隨著科技進步與工業化水平提升而迅猛發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。”國際宇航科學院院士、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、設計創新領域專家、相關科研院所及企事業單位代表約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。”周建平表示，中國載人航天工程發展至今，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、穩定性差，特別是在漂浮狀態，作業能力更是受限。

　　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總體工作的設計師。

　　“在整個任務機械臂操控系統設計之初，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字孿生系統。”朱超進一步解釋道，僅通過二維圖像和參數信息，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。有了數字孿生系統的加持，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。“航天員可以通過艙內軟件按照1∶1比例還原數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。”朱超說。

　　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

　　“現代科技發展日新月異，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出了靈魂之問。

　　他認為恰恰相反。“安全問題頻發在諸多領域，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。”

　　他給出一個數據——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……這些冰冷殘忍的數據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，本質上說是在系統運行階段人和機發生了沖突，從這個角度弄清楚人身上發生了什么、為什么會發生這種錯誤，并能夠監測和預測，就能有效預防事故的發生。”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生，我們團隊開發了從傳感器、集成電路到算法的一套信息和工程學系統。”呂寶糧介紹說，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學，輔助醫生對抑郁癥等患者進行診斷與治療。

　　在論壇現場，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、便攜式腦電系統和近紅外系統。“通過腦機接口儀器檢測到的腦電數據可以實時傳輸到程序里，再和硬件連接，這樣就可以實現閉環的遠程控制。”贏富儀器公司銷售工程師來濤濤說。

　　此外，利用數字人體建模搭載虛擬現實技術等，根據對人體關節、視野可達范圍、空間干涉等數據的采集分析，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，而這些也是經常出現在年輕人日常生活里的場景。

　　北京郵電大學數字媒體技術專業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眼鏡進行眼動數據采集，來分析佩戴者運動時是否會出現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實環境中的交互。希望這次檢測，可以給以后虛擬現實的發展提供參考和借鑒。”蔡晨陽這篇《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秀論文三等獎。

　　可以看到，隨著數智時代的到來，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、手部的數據，針對這些數據做建模，然后通過人因的方式獲得人不同身體區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。”

　　“而且我們發現用戶使用電子產品的時長呈爆發式增長，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。

　　最好的數學能設計出更完美的大腦嗎

　　隨著工業從蒸汽機時代的1.0推進到如今智能化時代的4.0，人因工程也在逐步發展。看似技術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。我相信數字化向智能化發展，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字化工作已經在開展，包括數字月球平臺、數字火星平臺等，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。

　　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，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尤其感興趣，因為它和人類大腦上千億的神經元細胞數量相當。“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。”郭愛克指著屏幕上浩渺的星系說。

　　中青報·中青網記者 王一迪 堵力 來源：中國青年報