综述与文献解读：脑电图（EEG）在以人为本建筑设计中的应用
2026-06-30 来源:本站 点击次数:103
EEG在以人为本建筑设计中的应用：综述与文献解读
引言
随着移动脑电成像设备不断普及，脑电图（EEG） 技术快速推动神经建筑学成为建筑学、神经科学、心理学交叉的新兴领域。目前众多研究者已开始利用 EEG 探索建筑空间形态、色彩、采光、材质等元素对使用者身心感知、情绪与认知的影响。
但现阶段行业仍存在明显短板：现有相关研究大多仅聚焦建筑设计前期的单一元素分析，缺少 EEG 技术在建筑全设计流程中的系统性梳理。EEG 如何落地于设计导则、方案深化、设计评审等核心环节，该技术能为以人为本的建筑设计带来哪些变革，同时存在哪些局限与挑战，始终没有完整的总结体系。
传统建筑设计长期依赖设计师主观经验与美学判断，难以客观量化使用者的真实空间体验。在此行业背景下，全面梳理近十年 EEG 在建筑设计领域的应用现状、研究热点、机遇与现存问题，成为推动人本建筑发展的重要需求。
论文概要
本文由香港中文大学、温特沃斯理工学院等院校的研究团队联合完成，研究成果发表于《Journal of Environmental Psychology》。文章采用PRISMA 系统综述法结合文献计量分析，依托 VOSviewer 工具开展关键词挖掘，筛选 2013—2023 年十年间的相关学术文献。
研究以建筑三大核心设计阶段为划分标准，最终纳入42 篇高质量同行评审期刊及权威会议论文，全面分析了 EEG 在不同设计环节的应用模式、配套工具、技术特征与研究趋势。研究证实，EEG 技术可有效推动建筑设计从主观创作转向循证化、数据驱动的人本设计；其中 EEG 在设计导则、设计评审阶段应用相对成熟，在方案深化阶段仍处于初步探索状态。同时文章也指出了领域内实验标准不统一、样本单一、跨学科门槛高等诸多现实问题，为后续跨学科研究与技术落地提供了系统性参考。
研究方法
本研究严格遵循 PRISMA 系统综述规范，结合文献计量学开展全维度分析，具体研究流程如下：
1.文献检索
检索数据库涵盖 Web of Science、Scopus、ScienceDirect、ProQuest、IEEE Xplore 五大主流学术数据库，检索主题限定为脑电图、神经建筑学、建筑设计相关内容，检索时间范围划定为2013 年至 2023 年。初轮检索共得到 1316 篇文献，后续进入多轮筛选流程。
2.文献筛选标准
纳入标准：仅限英文同行评审期刊论文、权威学术会议论文；研究核心为 EEG 技术在建筑设计中的应用；研究对象为普通人群。
排除标准：书籍、综述、评论、学位论文、非学术类文章、重复文献及主题不相关文献。经过去重、标题摘要初筛、全文终审多环节后，最终确定 42 篇有效研究文献。
3.分析框架与工具
借鉴 SPICOS 分析框架搭建研究体系，使用VOSviewer软件完成关键词共现分析、研究时间演化分析；按照建筑全流程划分为设计导则、设计发展（方案深化）、设计评审三大板块逐一解读。
4.内容统计与分析
系统梳理每篇文献使用的 EEG 设备、脑波分析频段、数据处理工具（MATLAB EEGLab、独立成分分析 ICA 等），以及 VR、眼动仪、机器学习、BIM 等配套技术；统计各阶段文献数量、研究方向、核心分析指标，总结技术应用规律与行业特征。
结果呈现
1.各设计阶段文献分布与应用现状
42 篇文献在三大设计阶段分布差异明显：设计导则阶段 26 篇、设计评审阶段 10 篇、设计发展阶段仅 7 篇，反映出领域发展不均衡的现状。
设计导则阶段：当前最成熟的应用方向。主流实验组合为 VR 虚拟场景 + EEG 设备，主要研究空间造型、层高、门窗、色彩、绿植、室内材质等建筑元素与人脑 δ、θ、α、β、γ 五大脑波的对应关系，以此形成可量化的建筑设计参考标准。
表 1 EEG 脑波参数对照表
表 2 设计发展阶段文献汇总表
设计评审阶段：应用增长显著。利用 EEG 客观量化使用者的空间体验，弥补传统主观评审的偏差，广泛应用于教室、医院、办公空间、城市街道等场景的施工前方案评估。实验同时验证，EEG 的感知识别效果优于皮电、心率等传统生理监测设备。
表 3设计评审阶段文献汇总表
2.领域研究热点与技术特征
关键词分析结果显示，脑电图 (EEG)、虚拟现实 (VR)、神经建筑学、机器学习、情绪、压力是领域高频词汇，VR+EEG 为当下最主流的实验组合。
表 4 高频关键词 TOP10 统计表
3.领域现存共性问题
一是技术标准混乱：不同研究使用的 EEG 导联数、设备型号、数据分析方法差距较大，部分商用设备采用封闭式 “黑箱算法”，导致研究可重复性较差；
二是实验样本局限：受试者以学生群体为主，年龄、性别、文化背景覆盖面窄，样本量跨度极大，研究结论普适性不足；
三是实验设计单一：多数实验仅单独测试某一种建筑元素，未模拟多元素共存的真实空间环境；同时大规模脑电数据采集也存在隐私泄露风险。
总结与讨论
本研究系统梳理了 2013-2023 年 EEG 神经生理数据在建筑全设计流程中的应用情况，清晰划分三大设计阶段的技术水平、应用场景与研究侧重点。
研究表明，EEG 技术正在深度重塑传统建筑设计范式，推动建筑行业从 “主观美学导向” 转向以人为本的循证设计，在设计导则制定、施工前方案评审两大场景中具备极高实用价值。但受跨学科技术门槛、行业标准缺失、实验设计不完善等因素影响，EEG 在方案生成、交互式智能设计等前沿方向，暂时无法实现大规模落地。
原文链接
Zhao M, Crossley T, Shinohara H. The implications of EEG neurophysiological data in human-centered architectural design: A systematic review and bibliometric analysis[J]. Journal of Environmental Psychology, 2025, 103: 102550.
https://doi.org/10.1016/j.jenvp.2025.102550
研究团队介绍
该研究由 Mingming Zhao、Tatjana Crossley、Hiroyuki Shinohara 共同完成。作者单位包括：香港中文大学建筑学院、美国温特沃斯理工学院建筑与设计学院。
关于维拓启创
维拓启创（北京）信息技术有限公司成立于2006年，是一家专注于脑科学、康复工程、人因工程、心理学、体育科学等领域的科研解决方案供应商。公司与国内外多所大学、研究机构、企业长期保持合作关系，致力于将优质的产品、先进的技术和服务带给各个领域的科研工作者，为用户提供有竞争力的方案和服务，协助用户的科研工作，持续提升使用体验。
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引言
随着移动脑电成像设备不断普及，脑电图（EEG） 技术快速推动神经建筑学成为建筑学、神经科学、心理学交叉的新兴领域。目前众多研究者已开始利用 EEG 探索建筑空间形态、色彩、采光、材质等元素对使用者身心感知、情绪与认知的影响。
但现阶段行业仍存在明显短板：现有相关研究大多仅聚焦建筑设计前期的单一元素分析，缺少 EEG 技术在建筑全设计流程中的系统性梳理。EEG 如何落地于设计导则、方案深化、设计评审等核心环节，该技术能为以人为本的建筑设计带来哪些变革，同时存在哪些局限与挑战，始终没有完整的总结体系。
传统建筑设计长期依赖设计师主观经验与美学判断，难以客观量化使用者的真实空间体验。在此行业背景下，全面梳理近十年 EEG 在建筑设计领域的应用现状、研究热点、机遇与现存问题，成为推动人本建筑发展的重要需求。
论文概要
本文由香港中文大学、温特沃斯理工学院等院校的研究团队联合完成，研究成果发表于《Journal of Environmental Psychology》。文章采用PRISMA 系统综述法结合文献计量分析，依托 VOSviewer 工具开展关键词挖掘，筛选 2013—2023 年十年间的相关学术文献。
研究以建筑三大核心设计阶段为划分标准，最终纳入42 篇高质量同行评审期刊及权威会议论文，全面分析了 EEG 在不同设计环节的应用模式、配套工具、技术特征与研究趋势。研究证实，EEG 技术可有效推动建筑设计从主观创作转向循证化、数据驱动的人本设计；其中 EEG 在设计导则、设计评审阶段应用相对成熟，在方案深化阶段仍处于初步探索状态。同时文章也指出了领域内实验标准不统一、样本单一、跨学科门槛高等诸多现实问题，为后续跨学科研究与技术落地提供了系统性参考。
文章信息
研究方法
本研究严格遵循 PRISMA 系统综述规范，结合文献计量学开展全维度分析，具体研究流程如下：
1.文献检索
检索数据库涵盖 Web of Science、Scopus、ScienceDirect、ProQuest、IEEE Xplore 五大主流学术数据库，检索主题限定为脑电图、神经建筑学、建筑设计相关内容，检索时间范围划定为2013 年至 2023 年。初轮检索共得到 1316 篇文献，后续进入多轮筛选流程。
2.文献筛选标准
纳入标准：仅限英文同行评审期刊论文、权威学术会议论文；研究核心为 EEG 技术在建筑设计中的应用；研究对象为普通人群。
排除标准：书籍、综述、评论、学位论文、非学术类文章、重复文献及主题不相关文献。经过去重、标题摘要初筛、全文终审多环节后，最终确定 42 篇有效研究文献。
图1 文献筛选流程图
3.分析框架与工具
借鉴 SPICOS 分析框架搭建研究体系，使用VOSviewer软件完成关键词共现分析、研究时间演化分析；按照建筑全流程划分为设计导则、设计发展（方案深化）、设计评审三大板块逐一解读。
图 2 建筑项目设计流程图
4.内容统计与分析
系统梳理每篇文献使用的 EEG 设备、脑波分析频段、数据处理工具（MATLAB EEGLab、独立成分分析 ICA 等），以及 VR、眼动仪、机器学习、BIM 等配套技术；统计各阶段文献数量、研究方向、核心分析指标，总结技术应用规律与行业特征。
结果呈现
1.各设计阶段文献分布与应用现状
42 篇文献在三大设计阶段分布差异明显：设计导则阶段 26 篇、设计评审阶段 10 篇、设计发展阶段仅 7 篇，反映出领域发展不均衡的现状。
设计导则阶段：当前最成熟的应用方向。主流实验组合为 VR 虚拟场景 + EEG 设备，主要研究空间造型、层高、门窗、色彩、绿植、室内材质等建筑元素与人脑 δ、θ、α、β、γ 五大脑波的对应关系，以此形成可量化的建筑设计参考标准。
表 1 EEG 脑波参数对照表
设计发展阶段：处于探索初期。主要结合脑机接口（BCI）、人工智能、参数化设计开展实验，尝试利用 EEG 脑电信号实时驱动建筑造型建模、色彩调节、3D 打印等工作。目前仅停留在基础形态实验，尚未应用于完整建筑项目。
表 2 设计发展阶段文献汇总表
图 3 设计发展阶段范式分析图
设计评审阶段：应用增长显著。利用 EEG 客观量化使用者的空间体验，弥补传统主观评审的偏差，广泛应用于教室、医院、办公空间、城市街道等场景的施工前方案评估。实验同时验证，EEG 的感知识别效果优于皮电、心率等传统生理监测设备。
表 3设计评审阶段文献汇总表
图 4 设计评审阶段范式分析图
2.领域研究热点与技术特征
关键词分析结果显示，脑电图 (EEG)、虚拟现实 (VR)、神经建筑学、机器学习、情绪、压力是领域高频词汇，VR+EEG 为当下最主流的实验组合。
图 5 关键词共现网络图
图 6 关键词时间线图谱
表 4 高频关键词 TOP10 统计表
图 7 各年度发文量趋势图
3.领域现存共性问题
一是技术标准混乱：不同研究使用的 EEG 导联数、设备型号、数据分析方法差距较大，部分商用设备采用封闭式 “黑箱算法”，导致研究可重复性较差；
二是实验样本局限：受试者以学生群体为主，年龄、性别、文化背景覆盖面窄，样本量跨度极大，研究结论普适性不足；
三是实验设计单一：多数实验仅单独测试某一种建筑元素，未模拟多元素共存的真实空间环境；同时大规模脑电数据采集也存在隐私泄露风险。
总结与讨论
本研究系统梳理了 2013-2023 年 EEG 神经生理数据在建筑全设计流程中的应用情况，清晰划分三大设计阶段的技术水平、应用场景与研究侧重点。
研究表明，EEG 技术正在深度重塑传统建筑设计范式，推动建筑行业从 “主观美学导向” 转向以人为本的循证设计，在设计导则制定、施工前方案评审两大场景中具备极高实用价值。但受跨学科技术门槛、行业标准缺失、实验设计不完善等因素影响，EEG 在方案生成、交互式智能设计等前沿方向，暂时无法实现大规模落地。
原文链接
Zhao M, Crossley T, Shinohara H. The implications of EEG neurophysiological data in human-centered architectural design: A systematic review and bibliometric analysis[J]. Journal of Environmental Psychology, 2025, 103: 102550.
https://doi.org/10.1016/j.jenvp.2025.102550
研究团队介绍
该研究由 Mingming Zhao、Tatjana Crossley、Hiroyuki Shinohara 共同完成。作者单位包括：香港中文大学建筑学院、美国温特沃斯理工学院建筑与设计学院。
关于维拓启创
维拓启创（北京）信息技术有限公司成立于2006年，是一家专注于脑科学、康复工程、人因工程、心理学、体育科学等领域的科研解决方案供应商。公司与国内外多所大学、研究机构、企业长期保持合作关系，致力于将优质的产品、先进的技术和服务带给各个领域的科研工作者，为用户提供有竞争力的方案和服务，协助用户的科研工作，持续提升使用体验。
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