人機互動中的心理學應用論文
人機互動中的心理學應用論文
擬人化(anthropomorphism)是指將人類的特徵附加於非人類個體，使其被看作是有生命、有感覺和思想的人。人機互動是目前擬人化研究和應用較多的領域。這篇文章介紹了擬人化的理論背景並從人機互動的應用和效應方面對擬人化的心理學意義進行了詳細闡述。從設計者和使用者角度探究人機互動領域中擬人化的應用邊界和效用最大化，關注非人性化逆過程，是未來擬人化的研究方向。
1引言
在日常生活中，隨著科技的發展，各種機器人、計算機介面與人們的生活越來越息息相關。他們擁有人類的外表或具有人類的心理能力，可以與人互動，為人們提供各種必要的資訊，在各個領域發揮它們的作用。這就是“擬人化”(anthropomorphism)。擬人化與人類的社會認知發展密不可分，它指的是賦予非人類個體(nonhuman agent)以人類特性，使其被看作有生命、有感覺和思想的人(Gray，Gray， & Wegner，2007)。
擬人化(anthropomorphism)來源於希臘單詞“anthropos”和“morphe”，其中前者意為人類，後者意為形狀或形式，它的核心是將人類的外表特徵、動機、意圖和情感附加於非人類個體(Epley，Waytz， & Cacioppo，2007)。這些非人類個體可能是任何有明顯獨立行為的個體，包括動物、自然力、宗教神靈、機器和電子裝置。Epley， Waytz， Akalis和Cacioppo(2008)
從三個方面對擬人化的內容進行了界定。首先，擬人化不包含對可觀察行動的行為描述。它要求超越直接觀察到的事物，對不能觀察到的人類化特徵進行推理。 第二，有生命只是擬人化的一個必要條件。有生命不只是人類的特有屬性，因此擬人化可以將非人類個體看作有生命來對待，但是後者是不能推斷前者的。 第三，擬人化不受邏輯推理的約束，它的推理強度會根據情境而有所變化。因此，Waytz，Cacioppo和Epley(2010)總結，擬人化存在兩種基本方式，第一種涉及將人類化的物理特徵賦予非人類個體(面孔、雙手)，第二種涉及將人類的思想賦予非人類個體(意圖、意識、次級情緒如羞愧或快樂)。
目前從人機互動擬人化的研究進展來看，在國外，人機互動擬人化的研究比較充分，理論趨於成熟;但是在國內，這方面的研究文獻非常欠缺。該研究從擬人化的理論背景、人機互動擬人化的應用以及效應三個方面對國外的相關文獻進行梳理，並在此基礎上對人機互動擬人化的未來研究趨勢進行了展望，同時也為國內人機互動擬人化的研究提供一定的參考。
2擬人化理論概述
由於擬人化可以幫助人們更好地瞭解世界，尋求社會聯絡的需要，因此，近年來研究者們對擬人化的興趣不斷增加(汪濤，謝志鵬，崔楠，2014;Kwan & Fiske，2008;Tam，Lee， & Chao，2013)。但是大多數的擬人化研究關注擬人化使用的準確性和功能性，忽視了對擬人化現象的心理學考量。因此，本文透過對以往研究進行歸納，對擬人化的一般理論和人機互動擬人化的理論分別進行闡述。
21擬人化的三因素理論
擬人化作為一個基本的歸納推理過程，是由多種因素決定的，包括認知的和啟用的因素。以往研究普遍認為擬人化的推理過程主要由三個心理因素所決定，即知識的可利用性、功效動機和社會動機(Epley， Waytz， Akalis， & Cacioppo， 2008;Waytz， Morewedge， Epley， Monteleone， Gao， & Cacioppo， 2010)。
在擬人化中，知識的可利用性(the accessibility of knowledge)是指人們將一般化的人類知識、具體的自我知識以及這些知識已知的功能作為可利用的基礎資訊，來推理未知個體的特徵(Epley，
Waytz， & Cacioppo， 2007)。這些知識比非人類個體知識出現得更早並且更豐富詳細，在判斷時更容易被利用。功效動機(effectance motivation)是一種尋求與周圍環境進行有效互動的基本動機(White，1959)，包括理解、預測和降低個體周圍環境的不確定性(Waytz et al.， 2010)。功效動機可以幫助人類在缺乏預測和控制的情況下掌控和理解他們周圍的環境(Waytz，Epley， & Cacioppo，2010)。尤其當推理非人類個體時，一般化的人類知識可以作為獲取預測感和控制感的豐富經驗。社會動機(sociality motivation)就是尋求社會接觸、社會聯結和社會支援的動機(Waytz & Epley，2009)。它透過提高社會線索的可利用性(Gardner， Pickett， & Knowles， 2005)，以及個體尋求社會聯結資源的傾向(Maner， Dewall， Baumeister， & Schaller， 2007)，來促進將非人類個體擬人化的傾向。
這三個決定因素是協調一致進行工作的。可利用的個體知識指定了哪些認知變數適用於擬人化推理，功效動機和社會動機則會對這個歸納過程的每一部分進行引導或修正。
22MAIN模型
擬人化作為一種推理過程，與其他推理一樣依賴於心理捷徑或者探索法，即根據上下文線索來判斷資訊。社會心理學家提出了一個MAIN模型，用於研究人類的認知推理過程(Sundar，2008)。Kim和Sundar(2012)將這個模型進行擴充套件，用於人機互動作用領域的研究。擬人化線索會引起個體無意識的反應，激發“社會存在感啟發式”(social presence heuristic)。社會存在感(social presence)被簡單定義為“和另一個人在一起的感覺”(Biocca， Burgoon， Harms， & Stoner， 2001)，用來提醒使用者擬人化個體的人類屬性。它不直接與現在的資訊相關聯，但是卻影響使用者的認知形成。MAIN模型提出，線索有關的形式(Modality)、載體(Agency)、互動性(Interactivity)和可操作性(Navigability)可以引起認知啟發式，從而影響使用者對擬人化個體傳達的資訊內容的質量和可信度的判斷。
例如，較豐富的形式線索(文字、聲音和影片資訊)能夠提醒使用者面對面的交流。相對於單純的文字資訊，虛擬現實的互動情境能更積極地影響資訊的可信度。當擬人化個體表現出人類化特徵時，可以激發人們的社會存在感啟發式(Nass & Moon，2000;Skalski & Tamborini，2007)，從而判斷資訊具有更高的可信度。根據MAIN模型，虛擬個體可以透過各種擬人化線索來表現自己，並且每種線索都能在使用者頭腦中激發不同的啟發式。根據個體的需要對資訊進行過濾和控制，可以激發人們與非人類個體之間的相互作用。可操作性指的是個體的內部設計，它取決於資訊的組織，可以觸發瀏覽啟發式(browsing heuristic)、腳手架啟發式(scaffolding heuristic)或遊戲啟發式(play heuristic)。所有這些都可以透過不同的理論機制來影響使用者對基本資訊的感知(Kim & Sundar，2012)。
3心理學視角下的人機互動擬人化應用
人機互動領域涉及人工智慧、計算機科學和工程，近年來擬人化在該領域的應用日益增多。透過總結以往文獻發現，擬人化應用主要表現在社會認知層面和社會情感層面。
31社會認知層面
在人機互動領域，目前研究者們主要從兩個方面關注擬人化的社會認知層面。
311使用者總體感知
有研究表明，擁有人類面部特徵或整體外觀的物體更容易被擬人化(Delbaere，McQuarrie， & Phillips，2011)。事實上，不僅僅是外觀特徵，人們對於任何擁有人類化特徵的個體，都會表現出社會性的反應。例如，Lee(2003)發現，女性被試對有男性特徵的計算機表現出更多的好感。另外，Moon(2000)發現，當計算機提供更多的自身資訊時，被試更願意參與到親密的自我表露中去。當一臺計算機顯示了它的速度極限時，要求被試分享他們生活中最失望的事，被試會吐露更多的資訊。在最新的一個研究中，研究者使用三種不同的人形機器人(Asimo，Kojiro，Telenoid)的圖片，實驗刺激包括頭部左右傾斜20°、10°以及0°(直立)，要求被試評價他們對機器人的感知。結果表明，人們認為頭部傾斜(10°或20°)比頭部直立的機器人有更高的人類相似性，同時看起來更可愛(Mara & Appel，2015)。
人們對擬人化個體感知時的意識狀態也是研究的焦點。有研究者認為在人機互動中，人們表現出無意識的社會反應。他們設計了一個2(人類化個體：存在/不存在)×2(相互作用：高/低)的被試間實驗設計，透過設定虛擬人物和高低水平的相互作用來控制擬人化線索。結果顯示，被試會無意識地將擬人化個體當作一個人來對待，同時增強與擬人化個體的互動性(Kim & Sundar，2012)。
此外，還有研究者關注社交媒介中，擬人化對社會感知的作用。線上交流時人們可以使用媒介資訊進行自我表達(Birnbaum，2008;Van Der Werf，2007)，頭像(buddy icons)就是人們經常使用的表現自我的視覺形象(Vazire & Gosling，2004)。人們選擇的頭像可能是卡通形象、物件以及現實或虛擬人物。先前研究已經表明，對擬人化的感知會影響對頭像的感知(Hamilton & Nowak，2010;Nowak，Hamilton， & Hammond，2009)。Nowak(2013)也認為擬人化頭像可以預測使用者的物理或心理特徵。因此，他在研究中指出，人們會選擇高度擬人化的頭像來表現他們的物理自我，因為擬人化頭像與自己是類似的。另外，那些傾向於表現心理自我的人則會選擇更現實的物體作為頭像。他們會對物體進行歸因，賦予頭像特殊的意義。
312認知風格
認知風格(cognitive style)一般指感知、記憶、思維和問題解決(Messick，1976)的穩定偏好、策略以及個人與他人的關係(Witkin， Moore， Goodenough， & Cox， 1977)。每個人的認知風格都是不同的，認知風格可以解釋個體如何獲取、感知和加工互動介面，影響對擬人化資訊的加工與評價(Culley & Madhavan，2013)。成功的擬人化個體一定有適合的計算機禮儀和非言語交流的方式，這有助於使用者與個體之間形成有效的互動。Shneiderman和Plaisant(2010)指出，一般來說，為了讓使用者更容易接受，擬人化個體要有一定的社會適應性，以及定時的頭部動作、點頭、目光注視和手勢。由於不同的使用人群有不同的禮儀、音調和方言，擬人化個體不可能有普遍的吸引力。Jackson，von Eye， Biocca， Carbatsis， Fitzgerald和Zhao(2003)強調，當資訊以人的認知風格呈現時，認知任務表現會更成功。因為認知風格包括文化的細微差別，一個不吸引人的擬人化個體可能對人機互動和認知任務產生有害的影響。
使用者的認知風格影響擬人化評價，這一假設已經得到一些研究的證實。例如，Lee(2010)認為，介面的語音型別(錄音/合成語音)對計算機的整體評價的影響，會受到使用者認知風格的調節。為此，他們設計一個2(計算機評價：讚美的/一般的) ×2 (語音型別：錄音/合成) ×2 (理性：高/低) ×2 (經驗性：高/低)的被試間實驗設計。分析表明，相對於合成的聲音，低理性和高經驗性的人更積極地評價錄製的人類聲音，而高理性和低經驗性的人在這兩種聲音上沒有差異。
32社會情感層面
社會情感是人機互動擬人化中必須要考慮的一個方面。透過梳理以往文獻發現，在人機互動中，共情對擬人化態度的影響越來越受到研究者們的關注(Cramer， Goddijn， Wielinga， & Evers， 2010;Riek，Paul， & Robinson，2010)。共情(empathy)可以被廣泛定義為“在他人的而不是自己的情境下，對人更適當的情感反應”
321情感反應
Bickmore和Picard(2005)指出，在與虛擬個體互動時，設計者通常選擇預先設定的程式以更好地理解使用者的情緒狀態。在與機器人互動時，形式傾向於更開放，機器人感知使用者的情感狀態就變得更具有挑戰性。但是，這些問題已經有了一些改善，如透過視覺、語音或者生理線索，幫助機器人識別使用者的情感狀態(Zeng， Pantic， Roisman， & Huang， 2009)。
目前，大多數的研究認為機器人具備模仿使用者情感狀態的共情能力。例如，Hegel， Spexard， Vogt， Horstmann和Wrede(2006)的一個研究中，擬人化的機器人透過語調和麵部表情識別使用者的情感狀態並作出相應的情感反饋。結果使用者感到擬人化機器人在社會情感支援和時機把握上的反應更充分。在另一個研究中，研究者使用一個大猩猩頭像的機器人模仿使用者的嘴和頭部運動。結果表明，當與這個機器人互動時，大多數被試認為互動是令人滿意的(Riek， Paul， & Robinson，2010)。
在最近的一項研究中，研究者們為了驗證機器人可以與使用者建立積極的社會關係，設計了一個方案，即有共情能力的機器人觀看幾組被試進行象棋比賽，並使用情緒和語言對棋手的表現作出反應。然而，在每組比賽中機器人只是對一名棋手有共情，對另一名棋手錶現中立。比賽後對棋手的訪談結果表明，機器人的共情行為，包括面部表情和語調，會增加人們對機器人友誼的感知。被中立的被試認為機器人的行為更支援另一方，但是認為機器人對他們的行為反饋仍然有價值。受到共情支援的被試不僅認為機器人的反饋有價值，而且認為機器人的支援資訊令他們更有自信(Leite
，Pereira， Mascarenhas， Martinho， Prada， & Paiva， 2013)。
322生理機制
有研究者探究對人類和機器人產生共情時大腦啟用的差異。雖然很多研究者已經證明，被試普遍報告機器人的活動能夠引發使用者的社會情感，但是這種對機器人的共情體驗是不直觀的，因此，一些人開始使用更客觀的方法來研究共情，即檢驗與情感加工有關的大腦活動。
雖然我們假設對於人類和非人類個體的共情和情緒反應可能存在相同的生理基礎，但是在fMRI研究中也有證據表明，對非人類個體和人類的感知會導致不同的啟用模式。例如，Gazzola，Rizzolatti， Wicker和Keysers(2007)發現，在觀察重複的機器人運動時，映象神經系統(mirror system)的啟用區域是減少的，因為人們認為重複的機器人運動是不受動機和目標驅使的。也有研究者報告，大腦對人類和機器人的情緒表達做出反應的腦區包括腹側運動前區、額下回、杏仁核和腦島，同時也指出在枕葉和後顳葉皮質中出現了其他對機器人進行感知的視覺加工區域(Chaminade，
Zecca， Blakemore， Takanishi， Frith， & Micera，2010)。但是，與觀察一個人相比，當觀察機器人時，參與情緒加工的腦區神經活動會減少，如感知厭惡的左前腦島，以及感知憤怒的'眶額皮質。
針對這些研究中不一致的結果，Pütten等人(2014)設計了一個3(互動個體：人機互動HRI/人人互動HHI/人物互動HBI)×2(互動型別：積極/消極)的被試內實驗設計，要求被試觀看6段影片，同時使用fMRI技術進行大腦活動檢測。結果表明，在積極互動條件下，觀看人機、人人和人物互動影片的被試都表現出相同的大腦啟用模式;然而在消極互動條件下，被試在人機、人人與人物互動中的腦啟用區域大小出現了明顯的差異，即HHI>HRI>HBI。
4心理學視角下人機互動擬人化的效用研究
有關人機互動擬人化的文獻在擬人化相關研究中佔據了很大的比重。一個基本的共識是，擬人化個體擁有人類的特徵，可以模擬人與人之間的互動併產生積極的結果。具體來說，已有研究主要從使用者信任感和社會連線兩個方面探討了人機互動擬人化的社會效應。
41使用者信任感
在使用者和他人或一個介面系統之間的互動中，信任起著非常重要的作用。Lee和See(2004)將信任定義為自信，即相信其他人將幫助個體實現目標或者在不確定的情況下達到渴望的狀態。 人們認為擬人化個體具有人類推理能力和人類動機，因此人們很容易相信擬人化的技術可以完成預期的目標。技術越是具有人類的心理能力，人們就越會相信它能夠達到預期的功能(Pierce，Kilduff， Galinsky， & Sivanathan， 2013)。有思想的擬人化個體似乎有能力控制它們自己的行動，所以人們判斷這些個體對自己的行動更負責，並且這些行動是有意識和有規劃的(Cushman，2008)。因此，把人類的思維附加到非人類個體中，應該使非人類個體更有能力控制自己的行動，也能更好地完成預期的目標。
Waytz，Heafner和Epley(2014)要求被試使用一個模擬駕駛器(普通汽車、自動化汽車或者自動化並附帶有擬人化特徵的汽車)，並測量他們對模擬器的信任感。結果表明，被試認為擁有名字、性別和聲音以及自動化的汽車更有心理能力。而且那些駕駛擬人化特徵(名字、性別、聲音)汽車的被試報告更相信他們的車，在交通事故中更放鬆，較少責備其他駕駛者引起的事故。Leite等人(2013)針對擬人化夥伴在比賽中表現的研究也表明，當機器人夥伴對人類夥伴表現出更多的支援和共情時，人類夥伴也會認為他們更值得信賴和依靠。此外，Kim和Sundar(2012)的研究也顯示，人們與計算機介面虛擬人物的互動越高，並且擬人化程度越高，人們對虛擬人物提供的資訊就越信任。
42社會聯結
建立和保持與他人的社會聯結是人的基本需求。Waytz，Cacioppo和Epley(2010)指出，將非人類個體擬人化可以滿足人們社會聯結的需要。擬人化包括利用更多的具有人類特質的社會線索。這樣當人類與計算機等非人類個體交流時，這些社會線索可以讓人們更容易感知非人類個體中的人類特質傾向(Gardner，Pickett， Jefferis， & Knowles， 2005)。剝奪人們的社會聯結感，會提高人們對環境中社會線索的關注(Maner，DeWall， Baumeister， & Schaller， 2007)，從而有助於與其他個體建立新的社會關係(Gardner，Pickett， & Knowles，2004)。
例如，在人機互動領域，社會機器人會越來越多地進入我們的日常生活中。社會機器人的特點是以人類的方式交流，有他們自主的個性，因此能像人類一樣行動並被使用者理解(Breazeal，2002)。當用戶把社會機器人作為夥伴並與它們建立關係時，他們更可能繼續與這些機器人互動(Kanda，Sata， Saiwaki， & Ishiguro， 2007)。在一項社會動機研究中，相比較有更多社會聯結的人來說，長期缺乏社會聯結的被試對支援性的擬人化個體給予更高的評價(Epley，Waytz， Akalis， & Cacioppo， 2008)。在另一個針對機器人與人的關係的研究中，當被試將機器人擬人化並且欣賞這種互動關係時，他們更願意將機器人作為一個夥伴。同時也說明缺乏社會聯結的人對擬人化機器人表現出更緊密的社會反應(Baddoura & Venture，2013)。而且，老年人與機器人互動的方式，例如將機器人擬人化或非擬人化，似乎會影響建立關係的型別。在與社會機器人互動中，人們共享生命中的故事和秘密，會形成對機器人的心理依戀(Graaf，Allouch， & Klamer，2015 )。
5總結和未來研究展望
在人機互動領域，給非人類個體賦予人類特性，使其成為使用者的關係夥伴，並使其主動促進雙邊關係的發展，是人機互動擬人化的根本目的。如果使用得當，可以為使用者提供更大的社會效益。擬人化可以滿足人們獲取知識的需要和社會動機，進而能夠提升使用者對科技裝置的信任並最終擴大對科技裝置的使用範圍。然而擬人化還是一個比較新穎的理論課題，現有文獻對擬人化的研究還存在很多侷限。