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近年來(lái)，總裝某科研院所承擔了一項關(guān)于人機工程學(xué)領(lǐng)域人體特征參數需求分析研究的高科技攻關(guān)課題。幾年中，科研人員奔赴全軍各戰區數百個(gè)建制單位，采集了大量數據參數，構建起我軍在此領(lǐng)域迄今測量參數最全面、技術(shù)手段最先進(jìn)的人體信息數據庫，標志我軍裝備建設發(fā)展已開(kāi)始進(jìn)入“量體裁衣”的新階段。日前，就這一領(lǐng)域相關(guān)知識本報記者對人機工程學(xué)專(zhuān)家丁松濤進(jìn)行了專(zhuān)訪(fǎng)。
人機工程學(xué)離我們并不遙遠
記者：人機工程學(xué)作為一門(mén)新興的多領(lǐng)域交叉學(xué)科離我們有多遠？與人類(lèi)工效學(xué)有何關(guān)系？其研究的對象和大體內容是什么？
丁松濤：人機工程學(xué)其實(shí)就是人類(lèi)工效學(xué)，是翻譯方式帶來(lái)的不同稱(chēng)呼。人機工程學(xué)雖然是一門(mén)新興交叉學(xué)科，但離我們并不遙遠，因為它研究的核心是人、機器、環(huán)境三者間的關(guān)系，可以簡(jiǎn)稱(chēng)為“人-機-環(huán)”系統。
舉個(gè)例子，人用鉛筆書(shū)寫(xiě)，就是一個(gè)簡(jiǎn)單的人-機系統；又如駕駛員開(kāi)動(dòng)汽車(chē)，則是一個(gè)較復雜的人-機系統。由此可見(jiàn)，在人機工程學(xué)研究領(lǐng)域中，人、機器、環(huán)境三者總是相互作用和制約的，但人始終起著(zhù)主導作用。
再說(shuō)人體測量。大家去商場(chǎng)購物買(mǎi)衣服總要有個(gè)號碼，如衣長(cháng)、肩寬、胸圍等尺寸，這是通過(guò)對特定人群實(shí)際測量得到的一個(gè)均值，而消費者最理想的需求就是能夠根據自身尺寸“量體裁衣”。上升為科學(xué)研究層面，人體測量成為研究人體各項特征參數指標的一門(mén)學(xué)科，它通過(guò)測量人體各部位尺寸、各肢體力量、各關(guān)節活動(dòng)角度及生理和心理特征等來(lái)確定人體差異，從而為人機工程、工業(yè)設計、工程制造、人類(lèi)學(xué)研究、醫學(xué)科研等提供人體基礎性資料。所以說(shuō)，人體特征參數數據是人機工程學(xué)的基礎，而“人-機-環(huán)”系統是達到平衡和諧的重要保證。
記者：作為一門(mén)科學(xué)，人體測量學(xué)是否存在國際標準？如何納入科學(xué)化、規范化的建設發(fā)展軌道？
丁松濤：人體測量是一項古老而新興的學(xué)科。說(shuō)它古老，是因為人體測量開(kāi)展很早，可追溯到兩千多年以前，最早文字記錄應為我國醫學(xué)著(zhù)作《內經(jīng)·靈樞》中的《骨度篇》，文中詳細而科學(xué)地闡述了活體測量；而系統測量方法是18世紀末西歐一些科學(xué)家所創(chuàng )立的，英國人高爾頓是人體測量學(xué)的創(chuàng )立人之一，其兩部專(zhuān)著(zhù)《關(guān)于人的能力及其發(fā)展問(wèn)題》《遺傳的自然規律》流傳于世；1912年第14屆國際史前人類(lèi)學(xué)與考古會(huì )議在日內瓦召開(kāi)，規定了統一的人體測量學(xué)方法國際標準，標志著(zhù)人體測量學(xué)步入了科學(xué)化、規范化的發(fā)展軌道。
人體測量數據庫成為新寵
記者：目前，世界上有多少?lài)议_(kāi)展大規模人體測量相關(guān)研究？它們對軍隊和國防建設有何關(guān)聯(lián)與影響？
丁松濤：國外一直非常重視人體模型研究工作，發(fā)達國家都將本國人體測量數據庫作為核心技術(shù)嚴加保護。據悉，目前世界上已有90多個(gè)大規模人體測量數據庫，其中歐美國家占大部分，亞洲國家約10個(gè)，而日本占一半以上，典型的數據庫有歐洲人體測量數據庫（EAD）、日本HQL人體測量計劃等。其中，數1988年美軍ANSUR數據庫最為有名，該數據庫對美陸軍人員259項人體尺寸進(jìn)行了手工測量，時(shí)至今日依然是全美工業(yè)設計標準數據庫。
時(shí)隔20年，美軍于2008年啟動(dòng)了新一輪大規模人體測量，即“A2P項目”。此次測量運用了先進(jìn)的三維掃描技術(shù)，項目計劃樣本約13000人，數據庫計劃于2014年建成，將成為美軍戰斗人員從穿戴、負重、空運、駕駛到坐騎工具和睡眠物等全部裝備的設計依據。
記者：我軍人體測量工作是在什么背景下開(kāi)展的？目前發(fā)展水平如何？
丁松濤：現代人體測量技術(shù)進(jìn)入我國時(shí)間較晚。在裝備科研建設中，雖然我軍早期部分考慮了數據差異，但由于沒(méi)有足夠的人體測量數據支撐，使裝備在實(shí)際建設實(shí)踐中出現了種種人機工程不協(xié)調問(wèn)題。例如建國初期，從前蘇聯(lián)進(jìn)口的坦克雖然性能優(yōu)良，但因體型數據等存在差異，使得操作使用中受限，讓官兵感到不適應、易疲勞。
1957年至1958年，我軍首次進(jìn)行了局部大規模人體測量，在調查統計的基礎上制作出標準人頭模型，并成功研制出第一代防毒面具，成為人體測量服務(wù)我軍裝備建設的一個(gè)標志性成果。如今，我國已經(jīng)制定出近20項人體測量與應用的國家和軍用標準，涉及各種人體參數與模型。經(jīng)過(guò)50多年的不懈努力，目前我軍人體數據參數的標準化、準確性和可靠性3項主要指標，均已達到了世界先進(jìn)水平。
虛擬標準模型建立獨具特色
記者：與國外相比，我國新近研發(fā)成功的相關(guān)人體特征參數需求分析與數據有何獨特之處？
丁松濤：主要體現在四個(gè)方面：一是測量技術(shù)先進(jìn)，我們運用國際先進(jìn)的三維人體掃描技術(shù)，構建起三維虛擬標準數據模型，對陸軍人員群體匹配度可達95%以上；二是測量參數全面，與國外大多純尺寸數據庫不同，本次測量除包括尺寸測量和三維形態(tài)測量外，還同時(shí)采集裝備所需的其他人體特征參數等；三是使用維護簡(jiǎn)便，在構建起我國相關(guān)人體特征參數數據庫的基礎上，用戶(hù)可通過(guò)多種便捷方式查詢(xún)；四是通用性強，除少數兵種專(zhuān)用尺寸外，測量數據通用率達到90%以上。
三維立體制作讓生活更精彩
記者：科技連著(zhù)未來(lái)戰場(chǎng)，請您談?wù)勅藱C工程學(xué)相關(guān)領(lǐng)域未來(lái)發(fā)展趨勢？
丁松濤：未來(lái)人機工程學(xué)相關(guān)領(lǐng)域將加速向空間化、數字化、模型化和系統化方向發(fā)展。
尤其是在軍用領(lǐng)域，目前軍事強國基于人體特征參數研究和人機工程學(xué)研究，紛紛啟動(dòng)了“超級戰士”計劃。這些“超級戰士”又稱(chēng)基于信息系統的數字化單兵，他們均以人機工程學(xué)原理設計，實(shí)現了“人-裝”一體，將以全新面貌登上未來(lái)信息化戰爭舞臺。
在民用領(lǐng)域，人機工程學(xué)同樣將迎來(lái)迅猛發(fā)展期。如運用三維數據模型，可直接與3D打印系統鏈接，實(shí)現邊設計邊欣賞邊制作；再如，網(wǎng)絡(luò )時(shí)代購物，可運用三維動(dòng)態(tài)匹配技術(shù)在“虛擬試衣間”試穿采購，讓虛擬世界變?yōu)楝F實(shí)，令百姓生活更加豐富多彩。
施慈源鄭曉慧本報記者 別拓侖
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