数据艺术用于提升用户的环保行为

《Energy Research & Social Science》：Data art to enhance users' pro-environmental behavior

数据驱动艺术在建筑可持续性中的应用研究，通过生成视觉、触觉和听觉的多感官交互，将建筑环境数据转化为情感体验，提升用户环保意识。实验显示积极情绪（希望、灵感）促进认知反思与行为意向。

　　

Saba Kakavand | Ivanka Iordanova

建筑工程学院，école de Technologie Supérieure (éTS)，1100 Rue Notre-Dame Ouest，蒙特利尔，QC，H3C 1K3，加拿大

摘要

在建筑使用者中推广可持续行为仍然具有挑战性，尤其是在智能建筑中，环境数据通常通过缺乏情感共鸣的仪表板呈现。本研究探讨了数据驱动的艺术在将建筑可持续性数据转化为富有情感和启发性的体验方面的潜力，从而加深人们对环境保护的意识和意愿。我们开发了一个灵活的数据到艺术的框架，整合了多种建筑数据流（如温度、气流、用水、废弃物或能源使用情况），并将其转化为包括声音、触觉和交互式可视化在内的多感官输出。

利用这一框架，创建了“传感器花园”（Garden of Sensors）装置，并在大学图书馆进行了展示。该装置的目的不是指导用户或规定行为，而是激发他们对原本看不见的建筑过程的情感和认知参与。在此实现中，通风气流作为与能源相关的操作指标，而室温则作为热舒适度的代理指标。这些变量被转化为生成性的视觉形式，展示了该框架的一种可能配置。

一项涉及43名参与者的定性问卷调查了用户的情感反应、思考以及与可持续性相关的意图。研究结果表明，提升情绪（尤其是灵感和希望）最常与反思性思维和对可持续习惯的开放态度相关联。而内疚或忧郁等反思性情绪则倾向于引发内省，但并不直接导致具体的行为意图。总体而言，研究结果表明，数据驱动的艺术可以作为一种感知和情感界面，使无形的环境过程变得可感知且具有个人意义。这种方法可以轻松应用于图书馆、校园、住宅建筑和公共空间，支持日常环境行为的改变。

引言

建筑物占加拿大初级能源消耗的23%，主要是为了确保室内环境的舒适性[1]。智能建筑技术的采用，包括传感器和自动化系统，大大提高了运营效率和能源使用效率[2]。这些系统能够实现建筑条件的实时监测和适应性控制。然而，尽管取得了这些进展，居住者的行为仍然是影响能源使用结果的主要变量，在建筑性能模拟中这一因素常常被低估。例如，调节恒温器或使用窗户等行为可能会导致预测与实际能源使用之间的巨大差异，有研究表明，当不考虑居住者行为时，模拟误差可能达到150%或更高[3]。随着建筑物变得更加自动化，人类的参与度降低，但可持续性的结果仍然依赖于用户的合作和行为。

大多数影响居住者行为的策略都是通过仪表板、移动应用程序或显示能源或舒适度数据的界面来提供反馈[4],[5]。这些工具使环境数据更易于获取，但往往无法改变人们的信念或行为[6]。虽然它们可以提高意识，但往往缺乏情感影响和个人相关性。根据环境心理学，人们对环境的感受比单纯的知识对行为有更强的影响[7]。以脱离实际的技术格式呈现建筑数据可能会导致用户失去兴趣，而不是增强他们的参与度。

实现可持续性不仅需要理性理解，还需要情感投入。艺术长期以来一直是一种情感交流和价值观形成的媒介[8]。在环境传播中，环境艺术提供了艺术品如何激发价值观和情感的引人注目的例子。Curtis等人[9]研究了艺术品如何描绘环境问题并塑造公众认知，得出结论认为环境艺术可以通过（1）以引人入胜的方式传达信息，（2）培养对自然空间的同情心，以及（3）使可持续性项目对公众更具吸引力来鼓励环保行为[9]。根据Marks[10]的观点，环境艺术更强调艺术家的目标而非媒介或形式，其范围可以从多媒体表演到使用天然材料制成的雕塑[11]。

充满情感的艺术作品可以引发反思、同情心和紧迫感，这些都是激励可持续行为的重要品质[12]。通常驱动人们采取行动的不仅仅是认知意识，而是情感共鸣[13]。因此，将环境数据嵌入艺术形式提供了一种有前景的策略，使人们更深入地理解可持续性。

该项目采用数据驱动的方法，利用生成技术将建筑性能数据（如传感器读数、气流）转化为不断变化的视觉形式。这些数据艺术作品由算法和人工智能驱动，能够根据数据输入生成动态视觉系统[14],[15]。这使得它们非常适合以既具有信息性又富有情感吸引力的方式可视化建筑性能状况。与静态仪表板不同，这样的装置将抽象的性能信息转化为生动的美学体验，揭示环境变化和复杂性。之前的研究已经探讨了建筑和传感器界面中的生成设计[16]，但关于这些方法如何影响居住者的情感、认知或可持续性意图却知之甚少。

“传感器花园”（Garden of Sensors）是一个旨在通过情感和认知方式让建筑使用者与建筑性能数据产生互动的装置。该装置安装在大学图书馆内，旨在通过受脆弱本土物种启发的生成数据艺术来提高人们对环境性能的意识。本研究调查了这种具有情感共鸣的数据表现方式如何影响用户的情感反应、对可持续性的思考以及采取行动的意愿。基于环境心理学和行为改变的理论，该研究评估了数据艺术是否可以作为一种感知桥梁，通过美感、象征意义和情感将建筑使用者与无形的环境反馈联系起来。

本文探讨了在性能沟通中情感参与与数据可访问性之间的差距。通过将抽象指标转化为富有情感吸引力的体验，数据驱动的生成艺术被提出作为一种可能的解决方案。首先概述了建筑环境中的环境和数据艺术，然后介绍了行为理论和环境指标，这些理论为评估策略提供了基础。随后介绍了“传感器花园”装置及其方法论和发现，并讨论了此类艺术干预如何可能促进可持续行为。

部分摘录

行为改变与环保行为（PEB）

在建筑使用者中推广环保行为（PEB）对于实现可持续性至关重要，尤其是在智能建筑中，因为仅靠节能系统无法确保能源消耗的减少。虽然技术创新提高了能源性能，但人类因素往往引入了显著的变异性[3]。研究表明，忽视人类因素会显著影响建筑的可持续性，居住者的行为占建筑能源使用的30%到50%[17]

设计科学研究

在发现文献中的空白后，本研究旨在通过设计方法有效促进建筑中的可持续行为。本研究处于环境心理学、人机交互和生成艺术的交叉领域，并采用了设计科学研究（Design Science Research, DSR）框架。De Sordi[46]将DSR分为六个阶段：动机和问题识别、解决方案目标定义、设计等

评估

基于艺术在环境传播中的作用及其对环保行为影响的文献，评估工作据此进行了安排。考虑到“传感器花园”（Garden of Sensors）的初衷以及环境心理学和美学理论，该装置旨在创造一个促进情感参与和反思的空间。

评估是在参与者互动后进行的，采用了一种基于体验的调查方法

结果

结果围绕三个解释维度组织：情感参与、认知反思和行为意图。这些发现共同揭示了参与者对“传感器花园”装置的反应，以及不同类型的情感和认知反应与环保意图之间的关系。

讨论

本研究旨在提出一种方法，以促进智能建筑用户的环保思维和潜在行为改变。“传感器花园”装置通过生成设计和人工智能将建筑可持续性和舒适性数据转化为美学体验。与传统仪表板或分析反馈系统不同，这种数据表现形式同时在情感和认知层面上吸引了参与者。

结论

本研究的目的是通过设计方法有效促进建筑中的可持续行为。该装置并非直接促使立即的行为改变，而是一种情感催化剂，一种邀请参与者停下来、感受和思考的体验。研究结果表明，意图、感受和反思是紧密相连的。情感本身并不能决定环保意图，认知也同样如此

CRediT作者贡献声明

Saba Kakavand：撰写——初稿、调查、正式分析。Ivanka Iordanova：撰写——审阅与编辑、监督、概念化。

利益冲突声明

作者声明没有可能影响本文所报告工作的竞争性财务利益或个人关系。

致谢

作者感谢éTS设施管理办公室和可持续发展办公室提供环境传感器数据的支持，并协助安装“传感器花园”（Garden of Sensors）。同时，我们也感谢éTS大学图书馆在活动组织方面提供的持续支持。特别感谢参与该装置并慷慨分享他们思考的参与者，以及跨学科的合作团队