基于物联网镜像的在线购物五觉体验模型构建.pdf

年 月重庆邮电大学学报(社会科学版)第 卷第 期 ().:./.引用格式:高锡荣周坤露韩虎.基于物联网镜像的在线购物五觉体验模型构建.重庆邮电大学学报(社会科学版)():.基于物联网镜像的在线购物五觉体验模型构建高锡荣周坤露韩 虎(重庆邮电大学 经济管理学院重庆)摘 要:针对传统网络购物消费者感官体验失真这一困局引入物联网镜像体验购物场景并将其划分为五觉镜像化和五觉镜像体验两个子过程 基于该场景构建物联网镜像体验购物的数理模型并以触觉为例演示物联网在线购物触觉体验的实现框架及技术支撑 研究发现:商品五觉镜像化转换为商品五觉镜像体验的过程存在技术误差物联网购物将在线体验维度由“视听”二觉扩大到“视听触嗅味”五觉同时降低了体验灰度从而使消费者在线购物体验更接近于实体店购物物联网镜像体验购物要运用智能传感装置采集商品五觉信息再将商品五觉信息解析为电子数据上传到网络并在网络中汇聚为商品的五觉镜像最终还原传导至消费者佩戴的穿戴设备让消费者远程体验到商品的五觉属性关键词:物联网镜像在线购物五觉体验中图分类号:文献标识码:文章编号:()互联网开启了虚拟世界之门并反过来影响实体世界在线购物就是互联网虚拟世界影响实体世界的真实写照之一 在线购物改变了消费模式解决了实体店购物消费者空间受限问题催生了电子商务这种全新的商业形态而 移动宽带技术则将电子商务推向了发展的高峰但是基于 的网络购物存在诸多局限其中消费者真实体验感缺失就是亟待解决的难题 网络只能近似传输商品的部分视、听属性消费者无法直观感受商品的触觉、嗅觉和味觉属性这种体验缺陷将严重妨碍消费者感知商品的各项属性导致所购非所需的错配问题 如果体验失真这一线上电商的“硬伤”得不到有效解决就势必会影响甚至制约电子商务的发展随着 技术的规模化应用在线购物从互联网跃迁至物联网是大势所趋 物联网相较于互联网的最大优势是可以将物理实体分解为高维电子信息上传至网络并在网上建立实体的数字镜收稿日期:基金项目:教育部人文社科研究项目:智能时代引领型国家创新体系的构筑机制研究()重庆市研究生科研创新项目:基于车间智能体要素集成的智能制造生产函数研究()作者简介:高锡荣教授硕士生导师经济学博士主要从事技术经济及管理研究:.像 随着智能传感、数字孪生等技术的迭代升级镜像与实体会变得高度相似最后虚实难辨宛如一对孪生体 利用物联网可将商品的视、听、触、嗅、味等五觉属性传送至网络在网上建立商品五觉属性镜像再将五觉镜像提供给消费者进行远程体验 届时将大幅提升消费者在线购物的真实感知效用弥补传统网络购物的五觉体验缺陷一、相关文献回顾(一)与物联网的相关研究 与物联网相辅相成它有非常高的载频、巨大的带宽、极端的基站和设备密度以及前所未有的天线数量可提供普遍的高速率覆盖和无缝的用户体验 蜂窝系统提供无处不在、高可靠、可扩展和经济高效的连接是全球物联网的关键驱动因素 等认为 在设备的互操作性、应用和服务方面提供了一个范式转换可满足物联网发展需求 等认为未来经济格局的塑造与物联网的发展关系密切物联网赋能使得现实世界不断网络化和智能化利用物联网可创造新的体验场景 赵树梅等认为、物联网等技术可以催生新经济业态和开发传统产业创新并不断提升顾客体验 郑亦麒指出物联网在电子商务领域中具有十分广阔的应用前景不仅能给电子商务带来新经济增长点而且能彻底解决其中存在的一系列问题 认为物联网技术能为电子商务提供更细微可用的信息这些信息在生成后不久就会被自动收集并随时可供共享(二)在线体验的相关研究目前购物体验正不断从实体店的现场体验跃迁到电商平台的在线体验 然而在线购物体验弊端凸显消费者在网络购物时不能像传统线下购物那样去触摸和体验商品没有对商品的真实感觉故而提升消费者在线购物体验迫在眉睫贺和平等认为在线零售商可以基于网络技术来提升消费者的购物体验例如远距临场感 黄永林等指出、云计算等技术的运用可让消费者拥有购物的沉浸式体验 李光明等通过构建交互性和生动性对消费者在线购物体验影响的机理模型指出网络零售的交互性和生动性均有助于提升消费者在线体验感 钟科等从触觉的角度 论证了感官体验会影响消费者的态度 赵宏霞等经过研究认为在网购环境中良好的商品展示可以增强消费者的临场感从而产生一种虚拟的触觉感知 彭凯平等认为视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉会影响个体的身体体验(三)五觉数字化的相关研究物联网拓展了在线体验的维度可实现视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉等多维属性的远程感知王正沛等指出未来的电商将在新零售的基础上向更 加 智 能、体 验 更 加 真 实 的 方 向 演 变 等提出混合现实技术可用于拓展体验维度 李华君等提出虚拟现实、增强现实和混合现实等沉浸技术打破了虚拟世界和现实世界的第一道屏障 宋爱国等构建了基于云端的多模态力触觉信息感知平台框架用户可通过多种力触觉交互设备再现物体的物理属性 王妍等认为物联网使得触觉的交互不再是心灵的意向性建构和视触觉的仿像而是实在的生命活动 等发明了“皮肤”触觉反馈系统可将传统听觉和视觉的虚拟现实技术扩展至多触觉感知 其经过研究发现嗅觉和电刺激味觉作为一种组合存在协同作用多感官刺激混合在一起时参与者的味觉感知效果明显提升 等将味觉、嗅觉和颜色模拟技术合并开发了一个交互式系统能够提供味觉、嗅觉和视觉刺激来增强味觉体验 认为数字驱动的气味感知可以通过手机和气味传输的 协议实现 等提出了一种数字接口来刺激嗅觉的方法通过用微弱的电脉冲刺激鼻甲的嗅觉感受器来实现嗅觉的数字化传导使得通过互联网以数字方式体验嗅觉成为可能 周星等认为元宇宙可实现虚拟现实和现实世界的嫁接组合带给人们近似真实的感官体验综上所述现有研究主要集中在使用物联网技术实现在线五觉感知的前沿性预测阶段未见将商品五觉属性数字化应用于在线体验购物的探讨缺乏对在线购物五觉体验的技术框架搭建和数理建模而这正是本文想要探究的问题二、研究设计(一)核心概念定义.五觉:人类感官中的视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉.商品五觉属性:在人体对商品的感知过程中商品带给人体视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉感受的自有属性包括商品的颜色、音色、触感、气息和味道等.物联网镜像:物理实体通过智能传感和数字孪生等技术在物联网中映射形成数字孪生体二者高度相似宛如镜像关系.五觉镜像体验:将商品五觉属性的镜像逆转为消费者可直观感知的过程(二)场景与对照本文研究场景为物联网镜像体验购物对照为实体店现场体验购物、互联网虚拟体验购物三者的相关对比如表 所示表 场景与对照购物场景体验内容体验效果体验限制物联网镜像体验购物商品五觉属性镜像远程感知商品五觉受限于数字孪生等技术实体店现场体验购物实物商品五觉属性真实感知商品五觉必须亲临店面现场互联网虚拟体验购物商品虚拟视听属性远程感知商品音像五觉不全、视听失真三、物联网镜像购物的五觉体验过程(一)商品五觉镜像化商品五觉镜像化是指将商品五觉属性(即商品的视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉)信息映射到网络世界形成商品实体在网上的五觉镜像投影商品五觉镜像化的具体实施首先要运用智能传感装置采集商品五觉属性信息然后再将商品五觉属性信息解析为电子数据上传到网络最后在网上汇聚组装成为商品五觉镜像 上述过程可划分为智能化、数字化、网络化和孪生化四个阶段详如图 所示图 商品五觉镜像化的四个阶段示意图 智能化 指运用智能传感装置采集商品五觉属性信息 原则上五觉属性需要五大类传感装置即视觉类、听觉类、触觉类、嗅觉类和味觉类传感装置且每大类传感装置又可根据商品个性特征细分为若干小类 理论上为采集商品五觉属性信息需安装大量的智能传感装置若要使感知的真实度更高则要安装更多更高级的智能传感装置数字化 指将商品五觉属性信息解析为电子这里的网络特指物联网数据 信息的解析即对信息的量化、编码过程商品的视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉属性信息经过量化编码解析为以二进制比特流形式存在的五觉属性信息数据形态其数字化过程及质量主要受制于芯片品级及计算技术网络化 指将商品五觉属性信息数据上传到网络 商品五觉属性是实体性质的因此上传五觉属性信息必须依托物联网 物联网需要 及以上的通信技术作为支撑且通信技术等级越高商品五觉属性信息的网络化效果越好孪生化 指在网上构筑商品五觉镜像 孪生化是虚实融合技术的集成是将物理实体转化为高度相似的虚拟镜像让虚拟镜像几乎与物理实体无差别 商品五觉属性的孪生化就是运用数字孪生技术将商品五觉属性信息汇聚投影到网络空间形成与实物商品五觉属性高度近似的镜像体(二)商品五觉镜像体验商品五觉镜像体验是指将网络空间中汇聚的商品五觉镜像还原传导至消费者的五感器官让消费者远程体验商品的五觉属性 传统网络购物模式间接将商品的视听属性以图片和视频的模式传输至网络供消费者浏览即从商品到网络中的商品图片、视频再到消费者透过屏幕间接感知到的仅含视听属性的商品 而商品五觉镜像体验则是从传统网络购物模式出发结合商品五觉镜像化演绎出商品五觉镜像体验过程 从表现形式上看商品五觉镜像体验过程正好是商品五觉镜像化过程的逆转如果说商品五觉镜像化是由实化虚那么商品五觉镜像体验就是由虚返实 图 对这两个过程进行了串联图 商品五觉镜像体验的两个过程示意图四、物联网镜像购物的五觉体验模型(一)商品五觉镜像化模型设实物商品的五觉属性矩阵 为()式()中:()表示商品 的第 觉属性共有 种商品每种商品皆有视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉等五觉属性 为实现商品五觉属性的远程感知需要将商品五觉属性转换成网络镜像 设商品镜像化转换矩阵 为()式()中:()表示商品 第 觉属性的镜像化转换因子 五觉镜像化过程中由于各种干扰因素的存在商品五觉属性的镜像化转换过程存在误差 随着传感装置的升级迭代误差将不断缩小却很难消除 设镜像化误差矩阵()为()()()()()()()()()()()式()中:()()表示商品 第 觉属性的镜像化误差据式()、()、()可构建商品五觉镜像化模型如式()()()式()中:为商品五觉镜像矩阵且有()式()中:()表示商品 第 觉属性的网络镜像为矩阵点乘符号且有()()可展开为 ()()()()()()()()()()()式()表明实物商品的五觉属性矩阵 经过镜像化转换 得到商品五觉镜像 且镜像 与实物 之间存在误差()(二)商品五觉镜像体验模型为实现消费者远程感知商品五觉信息的目的需将商品五觉镜像还原为体验体 设镜像还原转换矩阵 为()式()中:()表示商品 第 觉镜像的还原转换因子 由于各种干扰因素的存在商品五觉镜像的还原转换亦存在误差设镜像还原误差矩阵()为()()()()()()()()()()()式()中:()()表示商品 第 觉镜像的还原误差据式()、()、()可构建商品五觉镜像体验模型如式()()()式()中:为商品镜像还原矩阵且有()式()中:()表示商品 第 觉镜像的还原属性 另有()()()()()()()()()()()()式()表明商品的五觉镜像矩阵 经过还原转换 得到商品五觉镜像还原属性 且还原属性 与镜像 之间存在误差()综合式()和式()商品五觉镜像体验的两个代数转换过程如图 所示图 商品五觉镜像体验的两个代数转换过程示意图五、物联网镜像购物的五觉体验效果(一)五觉体验效果度量不论是线下购物还是网络购物消费者都要求商品能满足视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉的感知 现实空间中商品的五觉属性可以被消费者直接捕捉而网络世界中用户接触的是数字化商品数字化五觉信息会部分丢失 考察式()和式()所描述的物联网镜像购物五觉体验模型消费者最后所感受到的商品五觉属性存在两轮误差一是实体镜像化误差二是镜像还原误差 鉴于上述误差可定义消费者五觉体验真实度概念如式()()()()式()中:为消费者第 觉体验真实度(相对值)为实物商品的第 觉物理属性()为第 觉镜像化误差()为第 觉镜像还原误差()的取值范围为 当 时商品第 觉属性对消费者完全无感体验的五觉属性完全失真当 时商品第 觉属性被消费者完全感知但一般情况下的取值介于 之间表明商品第 觉属性被消费者部分感知基于五觉体验真实度 可定义消费者五觉体验效果测度 如式()()式()中:()为消费者赋予商品第 觉属性的重要性权重(二)五觉体验效果分析.体验维度增加效应在传统网络购物场景中消费者能够远程体验的感官维度仅限于视觉和听觉两个体验维度的减少导致了五觉体验的偏差进而导致了传统网络购物的错配 但在物联网镜像购物场景下商品的五觉属性都能够通过网络传导消费者能够远程体验的感官维度可以从视觉和听觉两个扩展到视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉五个从而实现对商品的五觉远程体验从商品体验的五觉维度数量上看物联网镜像购物和实体店现场购物几乎是无区别的二者都远高于传统网络购物的视听两觉体验维度这就是物联网镜像购物的体验维度增加效应.体验灰度降低效应受限于网络技术的缺陷消费者在传统网络购物中所体验到的商品视听属性与商品实物的现场视听属性存在明显差异 也就是说传统网络购物的视听体验真实度 取值往往偏低这种差异会导致消费者远程体验不够准确即出现所谓体验灰度问题 物联网技术的应用可显著提升商品五觉属性的网络传导效果使得消费者远程体验到的商品五觉属性无限接近于真实状态也就是说物联网镜像购物的五觉体验真实度 可以不断迫近 从而大大降低体验灰度问题这就是物联网镜像购物的体验灰度降低效应受惠于体验维度的增加和体验灰度的降低物联网镜像购物的五觉体验效果值 远远大于传统网络购物并可充分接近于实体购物体 物联网镜像购物、传统网络购物和实体店现场购物的五觉体验效果对比如图 所示图 三种购物模式的五觉体验效果对比示意图六、五觉体验的实作示例及技术实现:以触觉为例(一)在线触觉体验的一般过程商品触觉体验的具体过程分如下几步 首先要运用智能传感装置采集商品触觉属性信息其次将商品触觉属性信息解析为电子数据上传到网络并在网络空间汇聚成为商品触觉镜像最后还原传导至消费者佩戴的穿戴设备让消费者远程体验到商品的触觉属性 消费者作为触觉信息的被动接收方其佩戴的可穿戴设备可根据消费者偏好选择性地还原触觉维度信息使得商品触觉由实化虚、由虚返实 商品触觉体验的具体流程如图 所示图 物联网在线购物触觉体验流程示意图(二)触觉体验的代数表达.商品触觉镜像化的代数表达视觉上一幅图片会有不同的颜色同样商品的触觉属性也不固定 例如一件衣服的展示层和皮肤接触层有图案的区域与平整的区域会让消费者有不同的触感 即商品可以由不同的触觉参数区域块组成 设商品的触觉维度参数矩阵 为()式()中:()表示商品区域块 的 触觉维度数据共有 块不同触觉属性区域 个触觉维度 为实现商品触觉属性的远程感知首先需要将商品触觉属性转换成网络镜像设商品触觉镜像化转换矩阵 为()式()中:()表示商品区域 第 触觉维度属性的镜像化转换因子 触觉镜像化过程中由于各种干扰因素的存在商品触觉属性的镜像化转换是存在误差的 设触觉镜像化误差矩阵()为()()()()()()()()()()()式()中:()()表示商品区域 第 触觉维度属性的镜像化误差基于式()、()、()可构建商品触觉镜像化模型如式()()()式()中:为商品触觉镜像矩阵且有()式()中:()表示商品区域 第 触觉维度属性的网络镜像为矩阵点乘符号且有()()()()()()()()()()()()式()表明实物商品的触觉属性 经过镜像化转换 得到商品触觉镜像 且镜像 与实物 之间存在误差().触觉镜像体验代数表达为实现消费者远程感知商品触觉信息需要将商品触觉镜像还原为体验体 设触觉镜像还原转换矩阵 为()式()中:()表示商品区域 第 触觉维度镜像的还原转换因子 由于各种干扰因素的存在商品触觉镜像的还原转换亦存在误差 设触觉镜像还原误差矩阵()为()()()()()()()()()()()式()中:()()表示商品区域 第 触觉维度镜像的还原误差据式()、()、()可构建商品触觉镜像体验模型如式()()()式()中:为商品触觉镜像还原矩阵且有()式()中:()表示商品区域 第 触觉维度镜像的还原属性 另有()()()()()()()()()()()()式()表明商品的触觉镜像 经过还原转换得到商品触觉镜像还原属性 且还原属性 与镜像 之间存在误差()(三)触觉体验的实现技术要明白触觉体验的实现技术要求就要明晰触觉的生理识别过程 人类的皮肤上分布着紧密排列的触觉感受器它们既有明确的分工又会相互协调 每一个触觉感受器都通过神经纤维与中枢神经系统相连从而创造出丰富的触觉感受触觉生理识别过程 感受器获取人类与外界互动的信息并将之转化为电信号经神经纤维传输至神经系统最终经大脑皮层处理实现触觉感知这个过程中核心组件分为感受器、转化器、传输通道、处理器四个模块 物联网在线购物触觉体验的对应实现技术如下.柔性神经元阵列实现感知与转化为高度还原人类触觉感知过程一种柔性的类皮肤神经元阵列被引入 柔性是指所依托材料的类皮肤性其形变的自由度高以尽可能贴合消费者的皮肤表面 它能高效模拟人类触摸动作从而准确采集物体触觉特征并反馈信号 柔性神经元阵列由多个神经元组件构成组件中包含传感层和反馈层 传感层用于收集消费者行为数据并模拟消费者触摸动作充当感受器反馈层用于转化传感层反馈数据充当转化器(见图)图 柔性神经元阵列示意图 通过柔性神经元阵列技术可收集商品各触觉维度特征 针对触觉的不同维度使用对应的传感器收集商品的触觉属性信息在网络空间数字化表征该商品形成网络镜像 传感器直接作用于商品实物避免人为输入还可以捕捉消费者行为模拟消费者触摸动作.触碰检测实现精准感知通过柔性神经元阵列模具模仿消费者的触摸动作模拟动态触摸过程从而收集触摸过程中的触觉信号 模拟消费者触摸动作并作用于商品镜像需要触碰检测技术它是触觉反馈的前提如果未发生触碰就不会有触觉反馈 触碰检测可以确定触碰发生时刻以及消费者触摸动作的力度、角度、位置等信息 消费者触摸动作相对于商品镜像的切入位置确定了商品镜像不同的触觉属性区消费者动作的参数刻画影响触觉反馈信号触碰检测通过实时收集消费者触摸动作参数信息确定商品镜像触觉属性区的具体位置是精准采集触觉反馈信号的前提.物联网实现信号传输依托物联网完成商品触觉属性各维度信息的传输 首先在网络空间构建商品触觉镜像其次将模拟的消费者触觉动作映射到网络空间与商品触觉镜像形成交互最后生成触觉反馈信号作为反馈层触觉模拟的信号源 不同触觉维度传感器收集的信息按照各维度的特有规则记录用于区别各维度的数字化表征格式.可穿戴设备实现触觉体验通过执行装置 集传感与反馈为一体的柔性材料与可穿戴设备的集成体 完成触觉各维度异质信号到触觉的体验 由于柔性类皮肤材料的功能限制不能全面模拟触觉的各维度表现形式需配合可穿戴设备完成触觉的真实模拟 可穿戴设备通常安装在手或身体其他部位直接在皮肤上模拟对应感觉拥有诸如振动、侧向皮肤拉伸和正常皮肤变形等功能 利用材质与人类皮肤相似的摩擦力与表面形状可变的、机械属性和表面属性混合的可穿戴设备以及集成高度细微反馈装置组合成的自动反馈系统将商品各维度触觉信号转化为人类皮肤可感知的触觉赋予消费者远程触觉体验能力(四)触觉体验实现框架物联网在线触觉体验框架的商品触觉特征有采集、商品镜像生成、消费者触摸动作模拟和触觉模拟体验四个核心模块 商品触觉特征采集模块通过各类传感器采集商品对应维度的触觉特征商品镜像生成是利用已有的触觉特征信息在网络空间形成商品触觉镜像消费者触摸动作模拟和触觉模拟体验则是通过柔性类皮肤材料以及可穿戴设备感知消费者触摸动作、反馈并处理触摸信号从而实现对远程目标商品的触觉感知(见图)构建可交互、在线购物场景中商品触觉属性可感知的触觉感知框架参与主体可以触摸到所需商品结合视、听媒体流提供多感官交互功能需要指出的是高保真地再现触觉维度及精确测量是触觉体验感的重要影响因素影响触觉感知效果的其他因素还包括硬件的可用性和表现力、网络延迟等 消除或者降低以上因素的干扰有利于再现真实触觉体验图 物联网在线购物触觉体验实现框架示意图七、结 论本研究为解决传统网络购物中出现的消费者感官体验失真这一困局基于 物联网数字技术构建了基于物联网远程镜像的在线购物五觉体验模型增加了网络购物体验维度降低了网络购物体验灰度搭建了触觉远程体验实现框架显著提升了消费者在线购物体验效果第一物联网镜像购物的五觉体验过程分商品五觉镜像化和五觉镜像体验两大技术步骤 其中商品五觉镜像化包括商品五觉属性的智能化、数字化、网络化和孪生化四个阶段商品五觉镜像体验则是将商品五觉镜像逆转为消费者直观感知的商品五觉感受第二物联网镜像购物五觉体验模型包括商品五觉镜像化模型和商品五觉镜像体验模型 前者描述商品五觉属性转换为五觉镜像的过程后者描述商品五觉镜像还原为消费者可感的商品五觉属性 两个转换过程都存在技术误差第三与传统网络购物相比物联网购物将在线体验维度由“视听”二觉提升到“视听触嗅味”五觉同时还降低了体验灰度使消费者在线购物体验更接近于实体店购物科学构建基于物联网镜像的在线购物五觉体验模型厘清五觉体验实现框架有助于改善网络购物环境提升消费者在线购物满意度催生 物联网情境下的新电商业态参考文献:.?.():.:.():.:().():.:.赵树梅李银清.时代“新零售”服务的创新发展.中国流通经济():.郑亦麒.物联网崛起背景下电子商务运营管理创新.商业经济研究():.“”.():.贺和平周志民刘雁妮.在线购物体验研究前沿述评.外国经济与管理():.黄永林余欢.技术助推文化产业创新发展.理论月刊():.李光明蔡旺春.基于网站特性的在线购物体验研究.中国流通经济():.钟科王海忠杨晨.感官营销战略在服务失败中的运用:触觉体验缓解顾客抱怨的实证研究.中国工业经济():.赵宏霞才智慧何珊.基于虚拟触觉视角的在线商品展示、在线互动与冲动性购买研究.管理学报():.彭凯平喻丰.道德的心理物理学:现象、机制与意义.中国社会科学():.王正沛李国鑫.消费体验视角下新零售演化发展逻辑研究.管理学报():.():.李华君张智鹏.人工智能时代数字出版的用户新体验:场景感知、场景生产与入口把控.出版发行研究():.宋爱国田磊倪得晶等.多模态力触觉交互技术及应用.中国科学:信息科学():.王妍吴斯一.触觉传感:从触觉意象到虚拟触觉.哈尔滨工业大学学报(社会科学版)():.():.:/.:/./?.:.():./.:.周星黄筱玥.艺术理论角度思辨:元宇宙、虚拟现实、艺术创造景观.重庆邮电大学学报(社会科学版)():.():.“”“”.:()(编辑:段明琰)