隨著移動(dòng)腦電成像設(shè)備不斷普及，腦電圖（EEG） 技術(shù)快速推動(dòng)神經(jīng)建筑學(xué)成為建筑學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、心理學(xué)交叉的新興領(lǐng)域。目前眾多研究者已開始利用 EEG 探索建筑空間形態(tài)、色彩、采光、材質(zhì)等元素對使用者身心感知、情緒與認(rèn)知的影響。

但現(xiàn)階段行業(yè)仍存在明顯短板：現(xiàn)有相關(guān)研究大多僅聚焦建筑設(shè)計(jì)前期的單一元素分析，缺少 EEG 技術(shù)在建筑全設(shè)計(jì)流程中的系統(tǒng)性梳理。EEG 如何落地于設(shè)計(jì)導(dǎo)則、方案深化、設(shè)計(jì)評審等核心環(huán)節(jié)，該技術(shù)能為以人為本的建筑設(shè)計(jì)帶來哪些變革，同時(shí)存在哪些局限與挑戰(zhàn)，始終沒有完整的總結(jié)體系。

傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)長期依賴設(shè)計(jì)師主觀經(jīng)驗(yàn)與美學(xué)判斷，難以客觀量化使用者的真實(shí)空間體驗(yàn)。在此行業(yè)背景下，全面梳理近十年 EEG 在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀、研究熱點(diǎn)、機(jī)遇與現(xiàn)存問題，成為推動(dòng)人本建筑發(fā)展的重要需求。

本文由香港中文大學(xué)、溫特沃斯理工學(xué)院等院校的研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合完成，研究成果發(fā)表于《Journal of Environmental Psychology》。文章采用PRISMA 系統(tǒng)綜述法結(jié)合文獻(xiàn)計(jì)量分析，依托 VOSviewer 工具開展關(guān)鍵詞挖掘，篩選 2013—2023 年十年間的相關(guān)學(xué)術(shù)文獻(xiàn)。

研究以建筑三大核心設(shè)計(jì)階段為劃分標(biāo)準(zhǔn)，最終納入42 篇高質(zhì)量同行評審期刊及會議論文，全面分析了 EEG 在不同設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的應(yīng)用模式、配套工具、技術(shù)特征與研究趨勢。研究證實(shí)，EEG 技術(shù)可有效推動(dòng)建筑設(shè)計(jì)從主觀創(chuàng)作轉(zhuǎn)向循證化、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的人本設(shè)計(jì)；其中 EEG 在設(shè)計(jì)導(dǎo)則、設(shè)計(jì)評審階段應(yīng)用相對成熟，在方案深化階段仍處于初步探索狀態(tài)。同時(shí)文章也指出了領(lǐng)域內(nèi)實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、樣本單一、跨學(xué)科門檻高等諸多現(xiàn)實(shí)問題，為后續(xù)跨學(xué)科研究與技術(shù)落地提供了系統(tǒng)性參考。

文章信息

本研究嚴(yán)格遵循 PRISMA 系統(tǒng)綜述規(guī)范，結(jié)合文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)開展全維度分析，具體研究流程如下：

1.文獻(xiàn)檢索

檢索數(shù)據(jù)庫涵蓋 Web of Science、Scopus、ScienceDirect、ProQuest、IEEE Xplore 五大主流學(xué)術(shù)數(shù)據(jù)庫，檢索主題限定為腦電圖、神經(jīng)建筑學(xué)、建筑設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容，檢索時(shí)間范圍劃定為2013 年至 2023 年。初輪檢索共得到 1316 篇文獻(xiàn)，后續(xù)進(jìn)入多輪篩選流程。

2.文獻(xiàn)篩選標(biāo)準(zhǔn)

納入標(biāo)準(zhǔn)：限英文同行評審期刊論文、學(xué)術(shù)會議論文；研究核心為 EEG 技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用；研究對象為普通人群。

排除標(biāo)準(zhǔn)：書籍、綜述、評論、學(xué)位論文、非學(xué)術(shù)類文章、重復(fù)文獻(xiàn)及主題不相關(guān)文獻(xiàn)。經(jīng)過去重、標(biāo)題摘要初篩、全文終審多環(huán)節(jié)后，最終確定 42 篇有效研究文獻(xiàn)。

圖1 文獻(xiàn)篩選流程圖

3.分析框架與工具

借鑒 SPICOS 分析框架搭建研究體系，使用VOSviewer軟件完成關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析、研究時(shí)間演化分析；按照建筑全流程劃分為設(shè)計(jì)導(dǎo)則、設(shè)計(jì)發(fā)展（方案深化）、設(shè)計(jì)評審三大板塊逐一解讀。

圖 2 建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)流程圖

4.內(nèi)容統(tǒng)計(jì)與分析

系統(tǒng)梳理每篇文獻(xiàn)使用的 EEG 設(shè)備、腦波分析頻段、數(shù)據(jù)處理工具（MATLAB EEGLab、獨(dú)立成分分析 ICA 等），以及 VR、眼動(dòng)儀、機(jī)器學(xué)習(xí)、BIM 等配套技術(shù)；統(tǒng)計(jì)各階段文獻(xiàn)數(shù)量、研究方向、核心分析指標(biāo)，總結(jié)技術(shù)應(yīng)用規(guī)律與行業(yè)特征。

1.各設(shè)計(jì)階段文獻(xiàn)分布與應(yīng)用現(xiàn)狀

42 篇文獻(xiàn)在三大設(shè)計(jì)階段分布差異明顯：設(shè)計(jì)導(dǎo)則階段 26 篇、設(shè)計(jì)評審階段 10 篇、設(shè)計(jì)發(fā)展階段僅 7 篇，反映出領(lǐng)域發(fā)展不均衡的現(xiàn)狀。

設(shè)計(jì)導(dǎo)則階段：當(dāng)前成熟的應(yīng)用方向。主流實(shí)驗(yàn)組合為 VR 虛擬場景 + EEG 設(shè)備，主要研究空間造型、層高、門窗、色彩、綠植、室內(nèi)材質(zhì)等建筑元素與人腦 δ、θ、α、β、γ 五大腦波的對應(yīng)關(guān)系，以此形成可量化的建筑設(shè)計(jì)參考標(biāo)準(zhǔn)。

表 1 EEG 腦波參數(shù)對照表

設(shè)計(jì)發(fā)展階段：處于探索初期。主要結(jié)合腦機(jī)接口（BCI）、人工智能、參數(shù)化設(shè)計(jì)開展實(shí)驗(yàn)，嘗試?yán)?EEG 腦電信號實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)建筑造型建模、色彩調(diào)節(jié)、3D 打印等工作。目前僅停留在基礎(chǔ)形態(tài)實(shí)驗(yàn)，尚未應(yīng)用于完整建筑項(xiàng)目。

表 2 設(shè)計(jì)發(fā)展階段文獻(xiàn)匯總表

圖 3 設(shè)計(jì)發(fā)展階段范式分析圖

設(shè)計(jì)評審階段：應(yīng)用增長顯著。利用 EEG 客觀量化使用者的空間體驗(yàn)，彌補(bǔ)傳統(tǒng)主觀評審的偏差，廣泛應(yīng)用于教室、醫(yī)院、辦公空間、城市街道等場景的施工前方案評估。實(shí)驗(yàn)同時(shí)驗(yàn)證，EEG 的感知識別效果優(yōu)于皮電、心率等傳統(tǒng)生理監(jiān)測設(shè)備。

表 3設(shè)計(jì)評審階段文獻(xiàn)匯總表

圖 4 設(shè)計(jì)評審階段范式分析圖

2.領(lǐng)域研究熱點(diǎn)與技術(shù)特征

關(guān)鍵詞分析結(jié)果顯示，腦電圖 (EEG)、虛擬現(xiàn)實(shí) (VR)、神經(jīng)建筑學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)、情緒、壓力是領(lǐng)域高頻詞匯，VR+EEG 為當(dāng)下最主流的實(shí)驗(yàn)組合。

圖 5 關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖

圖 6 關(guān)鍵詞時(shí)間線圖譜

表 4 高頻關(guān)鍵詞 統(tǒng)計(jì)表

圖 7 各年度發(fā)文量趨勢圖

3.領(lǐng)域現(xiàn)存共性問題

一是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)混亂：不同研究使用的 EEG 導(dǎo)聯(lián)數(shù)、設(shè)備型號、數(shù)據(jù)分析方法差距較大，部分商用設(shè)備采用封閉式 “黑箱算法"，導(dǎo)致研究可重復(fù)性較差；

二是實(shí)驗(yàn)樣本局限：受試者以學(xué)生群體為主，年齡、性別、文化背景覆蓋面窄，樣本量跨度極大，研究結(jié)論普適性不足；

三是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)單一：多數(shù)實(shí)驗(yàn)僅單獨(dú)測試某一種建筑元素，未模擬多元素共存的真實(shí)空間環(huán)境；同時(shí)大規(guī)模腦電數(shù)據(jù)采集也存在隱私泄露風(fēng)險(xiǎn)。

本研究系統(tǒng)梳理了 2013-2023 年 EEG 神經(jīng)生理數(shù)據(jù)在建筑全設(shè)計(jì)流程中的應(yīng)用情況，清晰劃分三大設(shè)計(jì)階段的技術(shù)水平、應(yīng)用場景與研究側(cè)重點(diǎn)。

研究表明，EEG 技術(shù)正在深度重塑傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)范式，推動(dòng)建筑行業(yè)從 “主觀美學(xué)導(dǎo)向" 轉(zhuǎn)向以人為本的循證設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)導(dǎo)則制定、施工前方案評審兩大場景中具備實(shí)用價(jià)值。但受跨學(xué)科技術(shù)門檻、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)缺失、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不等因素影響，EEG 在方案生成、交互式智能設(shè)計(jì)等前沿方向，暫時(shí)無法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模落地。

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關(guān)于維拓啟創(chuàng)

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