面向产品意象造型的认知思维与先进设计方法研究

Product image design is a method that takes the shape factors of product form as the object and develops product forn design programs based on the non-rational kansei image information. The research of cognitive thinking contributes to improving the forecast accuracy of users' image information, constructing the model of design thinking and the advanced design method, what will enhance the efficiency of computer-aided innovative design system. Firstly, the image cognitive thinking of users will be studied to explore the formation and reaction mechanism of users' image and establish the forecast model of the products' aesthetic evaluation and the users' image information. Secondly, the design cognitive thinking will be studied to analysis the rule of design thinking and explore the mechanism of designers' thinking, including design process, design strategy and design thinking model, what will establish the model of design thinking. Thirdly, combined the models of the uses' image thinking and the designers' design thinking, an advanced design method for product image form will be created. Finally, based on the thinking mathematics and the artificial intelligence technologies, a series of empirical studies of product image form design will be implemented, which will present a theoretical foundation for developing an efficient computer-aided innovation design systems.

产品意象造型设计是以产品形态中的造型因素为对象，基于非理性的感性意象信息而发展产品造型设计方案的方法。对其过程中的认知思维研究可提高用户意象信息推送的准确性、建构设计思维的外显模型和形成有效的先进设计方法，进而提升计算机辅助创新设计系统的效率。本项目首先研究用户的意象认知思维，探索用户的意象形成和反应机理，建立产品形态美度计算和用户意象信息的推送模型；然后研究设计师的设计认知思维，细化解析设计思维的规律特征，探索包含设计进程模型、设计策略和设计思维模式的设计师思维活动机制，建构设计思维的外显模型；再者结合用户和设计师的认知思维模型，发展面向产品意象造型的先进设计方法；最后结合思维数学、人工智能等技术，开展产品意象造型先进设计实证研究，为构建高效的计算机辅助产品创新设计系统提供理论基础。

产品意象造型设计是以产品形态中的造型因素为对象，基于非理性的感性意象信息而发展产品造型设计方案的方法。认知思维的相关研究有助于提高用户意象信息推送的准确性、合理建构设计思维的外显模型和形成有效的先进设计方法，进而提升计算机辅助创新设计系统的效率。本研究在感性工学、认知科学、智能设计等研究成果基础上，应用情感计算、人工智能等技术，研究面向产品意象造型的认知思维与先进设计方法。首先，研究用户的意象认知思维：基于用户属性，识别和挖掘出用户对产品意象造型的需求偏好，进行用户的集群分析；应用眼动仪，并结合专家访谈方法获取影响产品意象认知的造型特征；基于视知觉原理，从产品形态元素组织特征出发，结合形式美学要素，建立针对产品形态元素几何特征的美度计算模型；应用最大流理论、神经网络等，建立产品形态审美综合评价的非线性信息动力学模型。其次，研究设计师的设计认知思维：解析设计思维的规律特征，利用认知实验，归纳总结出设计师思维活动机制；应用进化算法，模拟设计思维规律，建立符合设计思维的产品意象造型设计方法。最后，结合用户和设计师的认知思维模型进行产品意象造型先进设计方法研究：应用信息熵分析产品造型的意象认知，量化用户、设计师等的感性意象，分析他们的认知差异；通过用户和设计师的认知熵值计算产品意象的认可度，模拟认知思维中的产品造型意象评价，利用交互式单亲遗传算法等建立产品意象造型先进设计方法；分析产品意象造型设计中的耦合特性，建立符合认知耦合的产品意象造型优化设计方法；并以汽车前脸设计、水瓶造型设计、眼镜形态设计、紫砂壶形态设计、文创产品设计等为例，开展了实证研究。研究成果将为构建高效的计算机辅助产品创新设计系统提供理论支持，是对有关工业设计和感性工学理论的有益补充，将有效提升产品设计的品质。