2025年大學(xué)《系統(tǒng)科學(xué)與工程》專業(yè)題庫——系統(tǒng)科學(xué)與工程的混合現(xiàn)實考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋（每題3分，共15分）1.混合現(xiàn)實(MixedReality)2.系統(tǒng)邊界3.沉浸感(Immersion)4.系統(tǒng)動力學(xué)(SystemDynamics)5.人機(jī)交互(Human-ComputerInteraction,HCI)二、簡答題（每題5分，共25分）1.簡述增強(qiáng)現(xiàn)實（AR）、虛擬現(xiàn)實（VR）和混合現(xiàn)實（MR）之間的主要區(qū)別。2.闡述系統(tǒng)思維在設(shè)計和評估混合現(xiàn)實系統(tǒng)中的應(yīng)用價值。3.列舉三個不同領(lǐng)域（除計算機(jī)領(lǐng)域外）中應(yīng)用混合現(xiàn)實技術(shù)的具體案例，并說明其核心解決的問題。4.描述在開發(fā)一個用于復(fù)雜系統(tǒng)培訓(xùn)的混合現(xiàn)實應(yīng)用時，需要進(jìn)行的關(guān)鍵需求分析活動。5.混合現(xiàn)實技術(shù)在系統(tǒng)管理方面可能帶來哪些新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)？三、論述題（每題10分，共30分）1.探討如何運用系統(tǒng)科學(xué)中的建模與仿真方法來預(yù)測和評估大規(guī)?；旌犀F(xiàn)實應(yīng)用（如AR眼鏡普及）對組織流程或社會交互可能產(chǎn)生的影響。2.結(jié)合人因工程學(xué)的相關(guān)理論，論述在混合現(xiàn)實系統(tǒng)設(shè)計中，應(yīng)如何優(yōu)先考慮用戶的舒適度、學(xué)習(xí)效率和長期使用意愿。3.分析當(dāng)前混合現(xiàn)實技術(shù)在應(yīng)用于支持復(fù)雜決策（如應(yīng)急指揮、戰(zhàn)略規(guī)劃）時存在的局限性，并提出可能的改進(jìn)方向或結(jié)合其他系統(tǒng)分析工具的思路。試卷答案一、名詞解釋1.混合現(xiàn)實(MixedReality):指的是將真實世界和虛擬世界進(jìn)行實時混合，并在同一個空間中交互的技術(shù)。它不是簡單地將虛擬物體疊加在現(xiàn)實上（如AR），而是虛擬物體能夠與物理世界的物體進(jìn)行互動，產(chǎn)生新的視覺、聽覺等感官體驗。**解析思路:*定義必須抓住“實時混合”、“同一空間交互”、“產(chǎn)生新體驗”這幾個核心特征，區(qū)別于單純的AR或VR。2.系統(tǒng)邊界:指界定系統(tǒng)范圍、區(qū)分系統(tǒng)內(nèi)部要素與外部環(huán)境、以及系統(tǒng)與其他系統(tǒng)相互作用的分界線。系統(tǒng)邊界可以是物理的、邏輯的或組織的。**解析思路:*定義需包含“界定范圍”、“區(qū)分內(nèi)部外部”、“區(qū)分系統(tǒng)間”三個層面，并點明邊界的類型。3.沉浸感(Immersion):指用戶感覺自身完全置身于虛擬環(huán)境或混合環(huán)境中的程度。在MR中，沉浸感不僅包括視覺和聽覺上的沉浸，還涉及用戶與環(huán)境中物體交互的真實感和臨場感。**解析思路:*定義需強(qiáng)調(diào)“用戶感覺”、“置身其中”的狀態(tài)，并針對MR的特點，點出其沉浸感的多維性（視覺、聽覺、交互）。4.系統(tǒng)動力學(xué)(SystemDynamics):是一門研究復(fù)雜系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu)和動態(tài)行為的科學(xué)方法。它通過建立系統(tǒng)因果回路圖和存量流量圖等模型，分析系統(tǒng)隨時間演化的行為模式，揭示系統(tǒng)內(nèi)部各要素之間的相互作用關(guān)系。**解析思路:*定義需包含“研究復(fù)雜系統(tǒng)”、“反饋結(jié)構(gòu)”、“動態(tài)行為”、“建模分析”、“揭示相互作用”等核心要素，點明其方法論特征。5.人機(jī)交互(Human-ComputerInteraction,HCI):研究人與計算機(jī)之間交互的設(shè)計、評估和實現(xiàn)。它關(guān)注如何讓計算機(jī)系統(tǒng)更易于使用、高效、令人滿意，并考慮用戶的需求、能力、心理和生理因素。**解析思路:*定義需抓住“人與計算機(jī)交互”、“設(shè)計評估實現(xiàn)”的過程，以及核心關(guān)注點“易用性、效率、滿意度”和“用戶因素”。二、簡答題1.簡述增強(qiáng)現(xiàn)實（AR）、虛擬現(xiàn)實（VR）和混合現(xiàn)實（MR）之間的主要區(qū)別。AR將數(shù)字信息（圖像、聲音、文字等）疊加在用戶的實時視圖上，真實環(huán)境是基礎(chǔ)，數(shù)字信息是疊加層。VR完全創(chuàng)建一個虛擬環(huán)境，用戶完全沉浸其中，真實環(huán)境被隔絕。MR則是在真實環(huán)境中融入虛擬物體，虛擬物體可以與物理物體實時交互，產(chǎn)生全新的混合環(huán)境，真實與虛擬的界限模糊。**解析思路:*區(qū)別核心在于“現(xiàn)實基礎(chǔ)”、“虛擬內(nèi)容存在形式”、“虛實交互能力”、“環(huán)境感知”。AR:真實+虛擬疊加；VR:虛擬替代真實；MR:真實+虛擬融合交互。2.闡述系統(tǒng)思維在設(shè)計和評估混合現(xiàn)實系統(tǒng)中的應(yīng)用價值。系統(tǒng)思維幫助設(shè)計師和評估者認(rèn)識到混合現(xiàn)實系統(tǒng)并非孤立存在，而是與用戶、物理環(huán)境、社會文化、技術(shù)支持等多個子系統(tǒng)相互作用、相互影響的整體。應(yīng)用系統(tǒng)思維有助于：識別系統(tǒng)邊界，明確各要素及其關(guān)系；分析反饋回路，理解用戶行為和環(huán)境變化的動態(tài)影響；考慮整體性與涌現(xiàn)性，設(shè)計出更穩(wěn)定、適應(yīng)性更強(qiáng)的系統(tǒng)；評估長期影響而非僅關(guān)注短期效果。**解析思路:*首先點明系統(tǒng)思維的核心觀點（整體性、關(guān)聯(lián)性、動態(tài)性、反饋），然后具體說明這些觀點如何應(yīng)用于MR系統(tǒng)的“設(shè)計”（識別邊界、分析關(guān)系、考慮涌現(xiàn)）和“評估”（動態(tài)影響、長期效果）。3.列舉三個不同領(lǐng)域（除計算機(jī)領(lǐng)域外）中應(yīng)用混合現(xiàn)實技術(shù)的具體案例，并說明其核心解決的問題。案例一：醫(yī)療領(lǐng)域-醫(yī)生利用AR眼鏡在手術(shù)中實時查看患者的CT掃描數(shù)據(jù)，輔助定位和操作，解決手術(shù)導(dǎo)航精度和效率問題。案例二：教育領(lǐng)域-學(xué)生通過MR設(shè)備參與虛擬歷史場景重現(xiàn)，與歷史人物互動，解決歷史學(xué)習(xí)抽象難懂、缺乏身臨其境體驗的問題。案例三：工業(yè)制造-工程師使用MR技術(shù)進(jìn)行復(fù)雜設(shè)備的遠(yuǎn)程協(xié)作維護(hù)，維修人員通過AR眼鏡獲得專家指導(dǎo)，解決遠(yuǎn)程專家支持不足、現(xiàn)場問題診斷困難的問題。**解析思路:*選擇三個清晰且差異化的領(lǐng)域（醫(yī)療、教育、工業(yè)），每個案例需包含“具體應(yīng)用場景”、“使用的MR技術(shù)形式”，并明確指出該應(yīng)用旨在“解決什么核心問題”。4.描述在開發(fā)一個用于復(fù)雜系統(tǒng)培訓(xùn)的混合現(xiàn)實應(yīng)用時，需要進(jìn)行的關(guān)鍵需求分析活動。關(guān)鍵需求分析活動包括：與培訓(xùn)目標(biāo)相關(guān)的業(yè)務(wù)專家和最終用戶進(jìn)行訪談，明確培訓(xùn)要達(dá)到的具體技能和知識水平；分析復(fù)雜系統(tǒng)的運作流程、關(guān)鍵節(jié)點和潛在風(fēng)險，確定需要重點模擬的環(huán)節(jié)；評估用戶在MR環(huán)境中的學(xué)習(xí)特點和接受度，定義交互方式和反饋機(jī)制；確定所需MR硬件設(shè)備、軟件功能（如3D模型庫、物理引擎、交互邏輯）和非功能性需求（如性能、安全、易用性）；定義培訓(xùn)效果評估的標(biāo)準(zhǔn)和方法。**解析思路:*圍繞“培訓(xùn)目標(biāo)”、“系統(tǒng)特性”、“用戶特點”、“技術(shù)實現(xiàn)”、“效果評估”五個方面展開，描述需求分析的輸入、過程和輸出。5.混合現(xiàn)實技術(shù)在應(yīng)用于支持復(fù)雜決策（如應(yīng)急指揮、戰(zhàn)略規(guī)劃）時存在的局限性，并提出可能的改進(jìn)方向或結(jié)合其他系統(tǒng)分析工具的思路。局限性：1)MR設(shè)備的便攜性、續(xù)航能力和計算性能可能受限于復(fù)雜決策環(huán)境的要求；2)在高度緊張或需要精確計時的決策場景中，用戶適應(yīng)MR交互并保持高效可能存在挑戰(zhàn)；3)MR生成的復(fù)雜視覺信息可能造成認(rèn)知過載，干擾決策判斷；4)MR系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)實時獲取、處理和可視化能力有待提升，難以完全滿足復(fù)雜決策的即時性要求。改進(jìn)方向/結(jié)合思路：1)開發(fā)更輕便、強(qiáng)大的MR終端設(shè)備；2)結(jié)合自然語言處理和語音交互，減少對視覺注意力的占用；3)引入認(rèn)知負(fù)荷評估機(jī)制，優(yōu)化信息呈現(xiàn)方式；4)將MR系統(tǒng)與大數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)結(jié)合，實現(xiàn)更智能的態(tài)勢感知和預(yù)測；5)與系統(tǒng)動力學(xué)模型、決策樹分析等傳統(tǒng)系統(tǒng)分析工具結(jié)合，在MR環(huán)境中進(jìn)行模擬推演和方案評估。**解析思路:*先清晰列出MR技術(shù)在復(fù)雜決策支持方面的幾個主要“局限”，然后針對每個局限提出具體的“改進(jìn)方向”，最后提出一個更綜合的“結(jié)合其他系統(tǒng)分析工具”的思路，展示系統(tǒng)思維的應(yīng)用。三、論述題1.探討論證如何運用系統(tǒng)科學(xué)中的建模與仿真方法來預(yù)測和評估大規(guī)模混合現(xiàn)實應(yīng)用（如AR眼鏡普及）對組織流程或社會交互可能產(chǎn)生的影響。運用系統(tǒng)科學(xué)方法分析AR眼鏡普及影響，首先需界定系統(tǒng)邊界，包括組織內(nèi)部（員工、管理層、IT系統(tǒng)）和組織外部（客戶、供應(yīng)商、社會規(guī)范）。識別關(guān)鍵變量，如AR使用率、員工技能水平、信息交互模式、工作流程效率、協(xié)作模式、隱私擔(dān)憂等。通過建立概念模型，繪制系統(tǒng)要素及其相互作用（如使用AR->提升效率->改變工作流程->影響協(xié)作->可能引發(fā)新的管理問題）。進(jìn)一步可構(gòu)建系統(tǒng)動力學(xué)仿真模型，量化關(guān)鍵變量關(guān)系，模擬不同推廣策略、政策干預(yù)（如培訓(xùn)投入、規(guī)章制度）下，AR普及對組織績效和社會層面的動態(tài)影響（如技能鴻溝、信息過載、倫理沖突等）。仿真結(jié)果可幫助決策者預(yù)見潛在風(fēng)險，優(yōu)化部署策略，并進(jìn)行壓力測試和情景分析。**解析思路:*遵循“界定邊界->識別變量->構(gòu)建概念模型->（可選）構(gòu)建仿真模型->（如何）模擬與分析->（得出什么）結(jié)論/支持決策”的邏輯鏈條。強(qiáng)調(diào)建模的過程、內(nèi)容（要素、關(guān)系、動態(tài)）以及仿真分析的目的（預(yù)見風(fēng)險、優(yōu)化策略）。2.結(jié)合人因工程學(xué)的相關(guān)理論，論述在混合現(xiàn)實系統(tǒng)設(shè)計中，應(yīng)如何優(yōu)先考慮用戶的舒適度、學(xué)習(xí)效率和長期使用意愿。混合現(xiàn)實系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)優(yōu)先考慮用戶舒適度，需應(yīng)用人因工程學(xué)中的生理學(xué)、生物力學(xué)原理，優(yōu)化設(shè)備重量、尺寸、佩戴方式，減少長時間使用的身體負(fù)擔(dān)和疲勞感。關(guān)注用戶的視覺舒適度，合理設(shè)計虛擬信息的呈現(xiàn)方式（如尺寸、位置、亮度、動態(tài)范圍），避免引起眩暈、出鼻血等不適。結(jié)合心理學(xué)原理，關(guān)注用戶的認(rèn)知負(fù)荷，通過信息分層、簡潔交互、提供控制權(quán)等方式，降低用戶處理復(fù)雜信息的壓力，提升學(xué)習(xí)效率。利用心理學(xué)中的依從性理論，設(shè)計直觀、易學(xué)的交互范式，提供及時有效的反饋，降低學(xué)習(xí)曲線。通過用戶中心設(shè)計（UCD）原則，在設(shè)計中融入用戶反饋，持續(xù)迭代優(yōu)化，確保系統(tǒng)易用性和滿意度，從而培養(yǎng)用戶的長期使用意愿和習(xí)慣。**解析思路:*明確核心目標(biāo)（舒適度、學(xué)習(xí)效率、長期意愿），然后分別闡述如何運用“人因工程學(xué)”中的“生理/生物力學(xué)”、“視覺”、“認(rèn)知心理學(xué)”、“心理學(xué)”、“用戶中心設(shè)計”等具體理論或原則來實現(xiàn)這些目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)理論與實踐的結(jié)合。3.分析當(dāng)前混合現(xiàn)實技術(shù)在應(yīng)用于支持復(fù)雜決策（如應(yīng)急指揮、戰(zhàn)略規(guī)劃）時存在的局限性，并提出可能的改進(jìn)方向或結(jié)合其他系統(tǒng)分析工具的思路。當(dāng)前局限：1)硬件限制：設(shè)備計算能力、續(xù)航、輕便性不足，難以在復(fù)雜動態(tài)的決策現(xiàn)場實時處理海量數(shù)據(jù)并呈現(xiàn)高質(zhì)量的MR內(nèi)容。2)交互限制：現(xiàn)有交互方式可能不夠自然高效，尤其在高壓環(huán)境下，用戶難以快速準(zhǔn)確地與MR環(huán)境進(jìn)行深度交互。3)感知與現(xiàn)實融合：如何將抽象的決策信息（如數(shù)據(jù)、模型預(yù)測）以直觀、不干擾現(xiàn)實感知的方式融合到用戶的視野中，并實時反映物理世界的真實變化，仍是挑戰(zhàn)。4)數(shù)據(jù)與智能：獲取實時、準(zhǔn)確的多源數(shù)據(jù)并將其有效融入MR系統(tǒng)，以及利用AI進(jìn)行智能分析和預(yù)測的能力有待增強(qiáng)。5)標(biāo)準(zhǔn)與互操作性：缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致不同系統(tǒng)間數(shù)據(jù)共享和協(xié)同困難。改進(jìn)方向/結(jié)合思路：1)研發(fā)更強(qiáng)大的邊緣計算設(shè)備，提升本地處理能力和響應(yīng)速度。2)發(fā)展更自然的交互方式，如腦機(jī)接口、更高級的語音和手勢識別。3)探索基于認(rèn)知科學(xué)原理的視覺信息呈現(xiàn)方式，實現(xiàn)“見數(shù)據(jù)而不知數(shù)據(jù)”的境界。4)深度整合大數(shù)據(jù)、AI技術(shù)，實現(xiàn)智能態(tài)勢感知、預(yù)測預(yù)警和輔助決策建議。5)建立行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)系統(tǒng)間的互操作性和數(shù)據(jù)共享。結(jié)合思路：將MR作為強(qiáng)大的可視化與交互平臺，與