东南大学机械工程学院的薛澄岐教授团队于2024年4月在INTERNATIONAL JOURNAL OF HUMAN COMPUTER INTERACTION（5-Years IF =4.5）发表名为Understanding Relations Between Product Icon Type, Feature Type, and Abstraction: Evidence From ERPs and Eye-Tracking Studys 的研究。

研究背景

在人机交互中，图标的样式和识别对界面交互效率和用户体验起着至关重要的作用。但是，在认知语境中，产品图标类型、特征类型和抽象程度之间的复杂关系还有待厘清。探讨产品图标的抽象程度对认知效能的影响具有至关重要的意义，因为它不仅有助于提高图标设计效率，而且对产品图标设计具有重要的指导意义。

在产品分类领域，主流研究将产品分为娱乐类和实用类，以往的研究已经发现了产品类型和消费者购买倾向之间的相关性，但这些研究很少与图标设计领域交叉。事件相关电位（ERPs）由于具有较高的时间分辨率，适用于揭示个体对刺激的注意和感知的神经过程。本研究旨在通过脑电图分析，探讨实用和娱乐产品图标在不同抽象层次上的认知机制。

研究方法

1、从IoT（物联网）领域中选取了60个产品，通过问卷调查让受试者将每个产品图像归类为实用产品或娱乐产品，并对其形式的复杂性进行评分。同时，使用Adobe Illustrator 2021软件的混合工具设置图标抽象程度（如图1所示），并生成了刺激图标示例（表1）。

图1 产品种类说明及复杂度问卷调查

表1 刺激图标示例

2、使用E-Prime 2.0软件编写任务，并在实验室的电脑上向受试者呈现刺激。

采用S1-S2范式。每次试验开始时，受试者注视屏幕中央500毫秒。随后，在屏幕中央呈现一段文本S1（产品中文名称），持续1000 ms。然后，出现灰色屏幕，持续500 ms，然后是一个目标S2（包括与S1匹配和不匹配的条件），持续时间1200-1600 ms（见图2）。受试者被要求尽快用左手或右手食指按下相应的键（文本与图片一致按“Q”，不一致按“P”）。按键之后，出现随机持续500 - 800ms的灰色屏幕，然后开始新的试验。本实验为2（产品类型：实用产品vs.娱乐产品）×3（抽象层次：低、中、高）实验设计，共6个条件。

目前的研究有225个试次，80%（180个试验）的产品词-图配对是一致的，剩下的20%（45个试验）的产品词-图配对是不一致的。

图2 实验步骤

3、使用64通道的 actiCHamp脑电放大器（德国Brain Products公司生产，深圳瀚翔脑科学技术股份有限公司全国总代理）记录EEG数据（带通设置为0.05 - 100 Hz，采样率为1000 Hz）。本研究采用FCz电极作为参考电极，FPz作为接地电极。在整个实验过程中，电极阻抗均保持在5kΩ以下。

在MATLAB 2013b中使用EEGLAB工具箱（Swartz Center for Computational）对EEG数据进行离线预处理。

本研究主要分析图标神经工效学ERP研究中的两个相关的ERP成分：N400和LPP。N400，又称N4，是刺激后约300-500 ms产生的晚期ERP负成分，N400成分对语义一致性非常敏感。晚期正电位（LPP）是刺激后600-800 ms左右达到峰值的ERP成分，主要反映了后期的认知过程，包括语义检索、语义违规、持续语义整合再分析和分类对象索引。

选取12个电极进行分析，并将其分为四个感兴趣区域（roi）：额叶区域（F1, Fz, F2），额中央区域（FC1, FCz, FC2），中央-顶叶区域（CP3, CPz, CP4）和顶叶区域（P1, Pz, P2）。各ERP成分的平均振幅使用2（产品类型：实用产品与娱乐产品）× 3（抽象层次：低、中、高）× 4（位置：额叶、额中央、中央顶叶、顶叶分别为F、FC、CP、P）× 3（侧化：左、中、右分别为L、M、R）的单因素方差分析（ANOVA）。

研究结果

1、对于实用产品图标，P-HA的平均反应时间大于P-LA（p< 0.001）和P-MA （p< 0.015），表明随着抽象程度的增加，识别速度降低。对于娱乐产品图标，H-HA组的平均反应时也大于H-MA组（p< 0.001）和H-LA组（p< 0.001）。且无论图标的抽象程度如何，娱乐产品图标的反应时都比实用产品的反应时要长。

对于实用产品图标，P-LA图标的平均ACC（正确率）高于P-HA图标（p < 0.001），P-MA图标的平均ACC也高于P-HA图标（p< 0.001）。对于娱乐产品图标，H-LA图标的平均ACC 高于P-HA图标（p< 0.001）， P-MA图标的ACC也高于P-HA图标（p < 0.002）。

图3 (A)表示受试者对低、中、高3种抽象层次的娱乐型和实用型产品图标的反应时间；(B)分别表示受试者对低、中、高3种抽象层次的娱乐型和实用型产品图标的正确率。

2、N400 (380–480 ms)

如图4和5所示，高抽象程度（M = 2.415, SE = 0.892）的N400幅值比中抽象程度（M = 2.834, SE = 0.572）和低抽象程度（M = 3.234, SE = 0.423）的N400幅值更低。

产品类型简单效应在顶叶区显著（p < 0.001），实用型产品图标诱发的振幅高于娱乐型产品图标（△= 0.755,SE = 0.355, p = 0.046）。

在除前额叶以外的所有位置，实用产品图标的N400振幅都大于娱乐产品图标。

低抽象程度（M = 7.219, SE = 0.817）的LPP幅值高于中抽象水平（M = 6.461, SE = 0.829）和高抽象水平（M = 6.241, SE = 0.767）的LPP幅值。

在额、额-中央和中央-顶叶位置，低、中抽象程度存在显著差异（F < FC < CP, PF-FC = 0.001, PFC-CP = 0.019），而在高抽象程度上，各位置存在显著差异（F < FC < P < CP, p < 0.001, p = 0.009）。

LPP (600–800 ms)

产品类型与位置的交互作用[F (3,63) = 6.679, p= 0.007, η2 p= 0.241]显示，在中央顶叶和顶叶位置，娱乐型的LPP振幅与实用型的LPP振幅存在显著差异（p < 0.001），且娱乐型的LPP振幅大于实用型的LPP振幅（△= 1.367，SE= 0.446, p= 0.006）。

抽象程度和位置的交互作用也显著[F (6,126)= 6.849, p= 0.002, η2= 0.246]，表明不同抽象程度的顶叶和顶叶中央区域存在显著差异(L-A：△CP-P= 2.112， SE= 0.453, p< 0.001；△CP-P = 1.286, SE= 2.034, SE= 0.433, p < 0.001；H-A：△CP-P= 1.761， SE= 0.403, p= 0.002)。低抽象程度下的LPP振幅大于高抽象程度下的LPP振幅（F：△L-H= 1.539， SE= 0.427, p= 0.005）。

图4 在380 ~ 480 ms （N400）和600 ~ 800 ms （LPP）的时间窗，6种条件下的脑电地形图

图5 12个电极（F1, Fz, F2, FC1, FCz, FC2, CP3, CPz, CP4, P1, Pz, P2）的平均ERP波形，描述了6种实验条件，分别用6种颜色表示。P-LA（抽象程度较低的实用产品图标）、P-MA（抽象程度中等的实用产品图标）、P-HA（抽象程度较高的实用产品图标）、H-LA（抽象程度较低的娱乐产品图标）、H-MA（抽象程度中等的娱乐产品图标）、H-HA（抽象程度较高的娱乐产品图标）

结论与展望

基于原型匹配理论，图标识别是长时记忆中产品图标与原型匹配的结果。因此，图标的设计越接近原型，识别效率越高。N400和LPP成分的波形揭示了实用和娱乐产品对不同抽象程度的图标的识别效率存在显著差异。在实用的产品图标中，当图标的抽象程度处于中等水平时，识别效率最高，而对于娱乐的产品，中等的抽象程度的图标识别率比实用的产品要高。

实用型和娱乐型产品的图标在设计的抽象要求上存在着显著的差异，这可以归因于实用产品通常具有单一的形式和固定的形象。因此，在为实用产品设计图标时，要避免过度抽象，以免引起用户的认知偏差。另一方面，娱乐产品往往具有多种形式，仅凭外观不足以传达特定类别的产品。因此，在为娱乐产品设计图标时，有必要提取它们的共性，增加整体性。