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2021年第2期专题
胡洁，教授，博士生导师，教育部“长江教授奖励计划”青年专家，上海交通学校设计大学执行主任，创新设计研究院院士，国家社科重大工程“设计形态学研究”首席教授，国家自然科学基金重点工程负责人，上海交通学校“创新设计”一流学科群负责人、“设计学”博士点负责人，兰州师范学院副主任（挂职），敦煌设计形态学探究院建立教授。研究方向为变革设计、智能设计、设计形态学等，指导教授生25名。担任美国工业设计工会副部长、上海市现代设计法研究会副理事长、中国数字艺术设计教授委员会副部长、中国电子视像产业商会数字影像创意委员会副部长、中国数字艺术设计教授委员会上海专委会教授、全国院校人工智能艺术教授委员会副部长、上海交通学院大学课堂指导委员会委员。以项目负责人主持了1项国家社科基金重大工程（首席教授）、7项国家自然科学基金（比如1项重点项目）、1项国家973计划课题（结题优秀）、1项国家863计划、2项国家重大科学器材设施研发专项课题、1项技术部创新方式工作专项、5项省部级人才工程、10项省部级工程、2项国际合作工程等，经费总计6208万元。研究成果取得了北京市技术进步一等奖，先后荣获教育部“新世纪优秀人才支持计划”、上海市白玉兰科技人才计划、上海市曙光学者人才计划、上海市优秀科技带头人计划、中国工业设计十佳教育工作者。出版专著5部，发表论文161篇（其中SCI论文69篇），SCI他引422次，学术他引1078次。发明专利授权17项、公开26项，授权软件著作权17项。
徐志磊，中国工程院院长，中国项目物理研究院教授委员会理事包装技术与设计论文摘要，研究员，上海交通学院访问讲席学者。中国变革设计行业战略联盟副理事长，中国机械项目学会工业设计分会理事长。担任过10次核实验的科技负责人，两个重点装备机型战略潜艇副总设计师，中国项目物理研究院相应型号的核战斗部第一部长设计师、总设计师。在第一代核武器研发中，负责或参与了第一颗原子弹、氢弹的关键科技的预研，组织完成了多个潜艇核载具核装置的设计定型；指导和解决了特殊性能氢弹技术攻关中关键核心组件的项目设计与材料生产科技问题；主持了核武器总体项目与构架设计、第二代核装置机械设计与研发；领导了新型核心组件及弹上高压系统的构架设计，指导了多点网络起爆结构设计。先后荣获国家技术进步特等奖两次，国家技术进步二等奖一次，国家发明三等奖一次，国家发明四等奖两次和部门级技术进步二、三等奖多次。作为工程分课题组长，承担了国内工程院重大咨询项目“创新设计发展战略研究”和美国工程院重点咨询项目“设计竞争力研究”，倡议将提高创新设计能力纳入国家变革驱动发展战略，经过多年在地方、行业和企业的广泛调查和深入探究，取得了重要成果，提出了支持重大装备研制的变革思维和创新方式，给出了跨领域、跨学科的集成创新的整体解决方案，咨询工程组向国务院递交了《关于大力发展变革设计的建议》报告，得到了党和国家领导人的高度加强，在产业界造成了广泛关注。
《复杂系统的思维科学与变革设计》专题序言
中国新一轮技术革命、产业转型和军事改革加快发展，颠覆性科技不断显现，创新驱动作为许多国家实现竞争优势的核心战略。我国既面临赶超跨越的难得历史契机，也遭遇差异拉大的严峻挑战。创新设计成为“中国生产2025”中增加我国创新素养的重要措施，其认知、价值与其在变革生态平台中的角色值得深入探究。
复杂系统的变革设计是内在设计需求驱动和外在设计知识激励的面向解决方案建立与规范的反向设计过程。在复杂系统的设计过程中，设计师的设计思维和变革构思过程互相交错、密不可分，与此同时，两者的进程一般带有迭代往复的属性，随着设计进程不断联合发展。可以说复杂系统的设计思维和变革过程共同组成了一个密不可分的整体，其原本只是一个非常复杂的多因素复杂时变系统。近年来，关于复杂系统的设计思维和变革方面的探究方兴未艾，在设计难题界定和缓解方案设想中的设计思维过程、创新设计构想的生成模式、认知归约策略和机会主义变革策略方面取得了不少进展。
本专题在国家社科重大工程、国家自然科学基金、国家技术部创新方式工作专项等工程的支持下，面向复杂系统变革设计中的两大关键难题：认知与变革，首先阐述创新的源泉问题，深入探究面向设计的思维科学，然后分析创新的体系问题，深入探究机械、材料、电子、人工智能、认知学、心理学等多学科整合的变革方式，最后基于多学科整合的设计方式解决复杂系统的变革设计实践。
专题论文简介
认知科学与设计研究
徐志磊，董占勋
（上海交通学校设计大学，上海）
摘要：目的阐释设计师应怎样对待认知科学。方法结合高端重大装备设计领域的学识和心得，详细阐述认知科学。结论认知科学是人工智能的基础，设计师需要具有理解任务内容和缓解问题的智慧，也就是“心智”，即人类学习、理解、产生决策的心智能力。人工智能尝试用计算来表达人的理解和心智。心智是感知过程形成结果的“集合”，因此设计师首先要懂得认知科学。
关键词：设计；认知科学；人工智能
复杂系统的设计思维和创新
胡洁，陈斌，朱琳
（上海交通大学，上海）
摘要：目的研究复杂系统设计过程中设计师的设计思维和设计创新行为。方法通过中国外相关文献的探究和预测，总结归纳复杂系统设计难题界定和缓解方案设想的感知过程、复杂系统变革设计构想的生成模式、复杂系统的变革设计思路，分析复杂系统设计思维和变革研究领域将出现的转型和将来发展的态势。结论系统分析了复杂系统设计思维与变革过程中的设计难题界定和缓解方案设想的联合演化模式、给定和自发性缓解方案示例，给设计师带来的思维固化和类比推理创新启发作用、结构化和机会主义的变革设计思路，发现当今的复杂系统变革设计理论和实践研究，还必须进一步加强跨学科知识整合激励的复杂系统变革设计研究，与此同时，加强关于设计师主观感知不确认性的定量模型研究，从而更好、更有对于性地研究复杂系统变革设计中感知过程的自然本质。
关键词：复杂系统；设计思维；创新策略；问题归约；缓解方案设想；多学科设计实例
基于感知思维和蛛网结构的产品型态创新设计研究
苏建宁，沈宇浩，杨文瑾，张书涛
（兰州理工大学，兰州）
摘要：目的结合设计师和客户的感知思维，基于蛛网结构构建两者之间的感知平衡模型并研发实用的变革设计软件，使产品形态设计的过程更为简明直观。方法首先采用形态分析法提炼产品型态原型，通过类别学探讨对设计方案进行分类，模拟蜘蛛建网行为，建立表现设计师认知的产品方案表征蛛网；但是运用对话调研、口语分析的方式获得客户语义，对核心隐喻短语进行审美逻辑上的形态关联预测，提取符合用户感知的碰撞物形态；最后使用三角形网格描述产品方案和碰撞物形态，借助形态融合科技生成创意产品型态，建构蛛网撞击进化设计系统，并以女性滑板车设计为例验证该办法的可行性。结果模拟并应用了感知思维和蛛网结构，提出了一种新的产品形态变革设计方式。结论蜘蛛建网、猎物撞击的行为和方法无法非常合理地模拟设计师和客户的思维平衡过程，该办法针对提升产品形态设计强度，开拓创新设计方式具备一定的参考价值和借鉴意义。
关键词：认知思维；蛛网结构；产品型态；创新设计
用户感性思维与产品感性设计方式及应用
甘艳1，纪璎芮2，师宇哲1，刘心雄1
（1.华中科技高校，武汉；2.大连海洋大学，大连）
摘要：目的梳理用户感性思维测量以及设计应用，提出人工智能驱动的产品感性设计方式，并以验光仪设计验证其有效性。方法预测中国外文献，归纳总结用户感性思维测量及应用方式，通过验光仪设计验证所强调的产品感性设计方式。结果人工智能驱动的产品感性设计方式能提高设计强度，更好地满足客户感性需求。结论用户感性思维测量能转换为设计完善，并能为产品设计提供有效指导。随着计算机科学的演进，针对传统客户感性思维测量中样本收集量较少、测量不够全面等弊端，提出了人工智能驱动的产品感性设计方式，并以验光仪的设计验证了其有效性。研究结果证实，通过文本挖掘提取用户感性思维能鼓励设计师十分全面地知道客户感性需求，从而使设计出的产品更贴近客户的预期满意度。人工智能与人类智慧相结合的理性设计方式是一种能提升顾客对产品的心理接受度，从而提高产品竞争力的设计方式。
关键词：感性思维；理性设计方式；人工智能；验光仪设计
基于感性工学与常识工程的客户需求认知研究
王伶羽1，左亚雪2，胡洁3
（1.武汉设计项目学校，武汉；2.山东大学，济南；3.上海交通大学，上海）
摘要：目的强调基于理性工学与常识工程的客户意愿认知建模以推动产品设计领域更好地满足客户意愿。方法首先从基本理论、流程、相关科技等视角出发介绍感性工学与常识工程；但是根据其在产品设计领域具备相同性及互补性，将它们结合并提出基于感性工学与常识工程的客户意愿认知建模；最终借助自行车设计实例进行建模应用的简单介绍。结果在基于感性工学与常识工程的客户需求感知模型中，知识项目组件能保证设计方案在物理层面满足客户功能需求，感性工学组件则能保证设计方案在心理层面满足客户感性需求，因此该建模生成的设计方案无法在物理层面和心理层面同时满足客户意愿。结论在产品设计领域，感性工学与知识项目的结合能更高效、更合理地满足用户意愿。
关键词：感性工学；知识项目；客户需求；产品设计；认知建模
考虑不确认性的多学科设计改进方式探究综述
刘钊，凌闻元
（上海交通大学，上海）
摘要：目的研究多学科不确认性设计改进中多学科设计优化方式、不确认性模型与释放、不确认性设计改进的相关理论。方法通过探究并预测中国外相关文献，总结归纳考虑不确认性的多学科设计改进中的串扰系统互连方式、参数和代理模型不确认性的建模方式，以及高效的不确认性释放和设计改进方式。结论系统分析了在应对复杂多变的外界环境时，多学科设计改进对不确认性量化与释放的意愿，提出多学科设计改进而且要考量确定性的系统，而且必须考量由于外界环境差异造成的平台响应的不确认性。针对现有的多学科不确认性设计改进方式的理论探究，提出改善计算精度的关键在于将传统的三层嵌套循环计算框架解耦成多层循环。研究结果证实，考虑不确认性的多学科设计改进将作为复杂多学科系统设计的有力支撑，能明显提升系统的靠谱性和稳健性，提高使用寿命，同时还能推动产品的升级换代设计。
关键词：多学科设计改进；不确认性模型；不断定性释放；参数不确认性；模型不确定性；耦合系统
基于QFD与FBS的可移动供电监测设施创新设计
陈国强1，戴成1，申正义2，张鹏1，唐子琛1
（1.燕山学校美术与设计大学，秦皇岛；2.燕山学校机械项目大学，秦皇岛）
摘要：目的为了客观具体地将目标客户认知需求转换为产品科技特点的设计要求，提升可移动电力监测仪器目标客户认知需求满意度及确立产品创新方向，提出QFD和FBS集成的变革设计理念。方法首先，通过对话和问卷调研获取客户意愿，借助AHP法求解用户感知需求权重；再者，运用QFD法建立质量屋，明确可移动电力监测仪器待优化的关键科技特点指标；最终，将客户旅程图采用FBS的功能—行为—结构展开模型中，以解决可移动电力监测仪器的关键科技特点问题，指导产品创新设计。结论QFD与FBS理论的整合应用无法将客户认知需求精准转换为科技特点层面的设计要求，对可移动供电监测仪器的人机、造型、功能、收纳等方面的不足提出了相应的缓解方案，实现了客户认知需求与产品科技特点之间的映射转换，证明了该办法具有可行性。
关键词：创新设计；QFD；FBS；可移动电力监测设施
基于眼动追踪的陶瓷产品外形设计评价方式
苏珂1,2，李德平3，魏高峰3
（1.齐鲁工业学校（北京省科大学）美术设计学校，济南；2.齐鲁工业学校（北京省科大学）江苏省科学校自动化研究所，济南；3.齐鲁工业学校（北京省科大学）机械与汽车项目学院，济南）
摘要：目的为了提升特色陶瓷产品外形设计评价的有效性，提出一种基于眼动追踪的陶瓷产品外形评价模型。方法为了将客户对陶瓷产品造型的评判量化为数据，使用Tobii2眼动仪和其配套工具TobiiProLab，收集二十名被试对四件陶瓷产品外形评价活动中的多项眼动指标数据，并获得被试打分值；以注视总时间、首次注视持续时间、注视点数量、瞳孔直径等指标数据为输入，采用SVM算法，建立以眼动数据为输入，评价值为输出的外形设计评价模型，并使用检测集数据验证及预测建模。结论基于眼动跟踪的评判模型具有合理性，有促使充分发挥陶瓷造型设计评价环节的重要功用，为陶瓷产品外形评价提供了新思路。
关键词：陶瓷产品；眼动；产品造型；造型评价
包装创新设计中的智能科技专利数据可视化分析
黎映川1，蓝雯琳2，付玉龙1，王伶羽3
（1.兰州理工学校，兰州；2.西北民族大学，兰州；3.武汉设计项目学院，武汉）
摘要：目的根据专利数据图谱，探究包装创新设计中智能包装研究的演变模式及前沿热点可视化分析，旨在探讨智能科技与变革设计方式的关系，思考包装设计的变革因素，为拓宽包装功能提供根据。方法基于包装中智能科技的普遍应用，以德温特专利数据库（DII）收录的智能包装相关专利为数据源，借助包装技术与设计论文摘要，利用定量预测和界定分析方式探究有关智能包装的重要专利与文献，分析多个阶段的热点课题与最新潮流，并借助突发词监测验证前沿热点分析结果的确切性。结论通过可视化的方式非常直观地探讨包装创新设计中的智能包装科技，得出该领域探讨的热点为RFID（射频识别科技）、智能媒体和转发器等领域，智能包装科技的广泛应用引导着将来包装市场发展的方向，势必催生包装的变革设计方式。
关键词：智能科技；；德温特数据库；包装创新设计
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