心智理论能力预测机器人注视对物品偏好的影响

学术背景

在人类社交互动中,目光(gaze)是传递信息的重要方式之一。研究表明,人类的目光能够影响他人的注意力、认知,甚至偏好。例如,当一个人注视某个物体时,观察者会倾向于认为该物体对注视者具有吸引力,进而影响观察者自身的偏好形成。然而,随着机器人技术的快速发展,机器人也逐渐具备了类似人类的目光行为。那么,机器人的目光是否能够像人类目光一样影响他人的偏好?这一问题不仅涉及人类对机器人行为的认知,还关系到未来人机互动(human-robot interaction, HRI)的设计与优化。

此外,心智理论(Theory of Mind, ToM)是理解他人心理状态的核心能力,包括推断他人的意图、信念和情感。ToM在人类社交互动中扮演着重要角色,但其在机器人目光效应中的作用尚未被充分研究。因此,本研究旨在探讨人类与机器人目光在偏好形成中的差异,并分析ToM能力在这一过程中的作用。

论文来源

本研究由Federico Manzi、Mitsuhiko Ishikawa、Cinzia Di Dio等学者共同完成,他们分别来自意大利Università Cattolica del Sacro Cuore、日本Hitotsubashi University等研究机构。论文发表于《IEEE Transactions on Affective Computing》,这是情感计算领域的重要期刊,专注于情感与计算技术的交叉研究。论文的发表日期为2025年,DOI为10.1109/TAFFC.2025.3531945。

研究流程

1. 参与者招募与实验设计

研究招募了79名意大利成年参与者,男女比例为40:39,平均年龄为23.83岁。所有参与者均为母语为意大利语的人士,并签署了知情同意书。实验通过Qualtrics平台在线进行,参与者被随机分配到不同的任务中。

2. 心智理论能力测试

研究采用了两项ToM能力测试: - Reading the Mind in the Eyes (RME):参与者需要根据36张眼部图片推断人物的情感或思维状态。每张图片有四个选项,参与者选择最符合的一个。得分范围为0-36,得分越高,表明参与者解读他人情感状态的能力越强。 - Perspective Taking (PT):参与者需要从他人的视角推断物体的大小或形状。任务包含五个试次,每个试次展示一个书架,参与者需从书架后人物的视角选择目标物体。得分范围为0-5,得分越高,表明参与者视角采样的能力越强。

3. 目光偏好任务

实验采用2×2重复测量设计,两个因素分别为“主体”(人类 vs. 机器人)和“问题类型”(注视者偏好 vs. 参与者偏好)。参与者观看10段视频,每段视频持续10秒,视频中人类或机器人(Robovie)注视两个物体中的一个。视频结束后,参与者被随机提问:“机器人/女孩喜欢哪个物体?”(注视者偏好)或“你喜欢哪个物体?”(参与者偏好)。每个问题类型的得分范围为0-5,得分越高,表明目光对偏好的影响越大。

4. 数据分析

研究采用广义线性混合模型(GLMM)分析目光偏好任务的数据,将主体、问题类型和性别作为固定效应,参与者ID作为随机效应。此外,研究还通过广义线性模型(GLM)分析ToM能力对目光效应的影响。

主要结果

1. 目光偏好任务

结果显示,无论是人类还是机器人,目光对注视者偏好的影响均显著大于对参与者偏好的影响。这表明目光在传递注视者意图方面具有较强的社会信号作用,但对个体偏好的影响较弱。

2. ToM能力对目光效应的影响

在机器人条件下,PT能力显著正向预测注视者偏好得分(p = 0.05),而RME能力显著负向预测参与者偏好得分(p = 0.032)。这意味着,视角采样能力较强的人更容易推断机器人的偏好,而情感解读能力较强的人则更少受到机器人目光的影响。在人类条件下,ToM能力对目光效应无显著影响。

结论与意义

1. 主要结论

  • 成人在处理机器人目光时,能够像处理人类目光一样,将其视为心理状态的信号(如对物体的偏好)。
  • 目光单独不足以显著影响个体偏好,无论目光来自人类还是机器人。
  • 在机器人条件下,ToM能力的不同维度(视角采样与情感解读)分别预测注视者偏好和参与者偏好。

2. 科学价值

本研究首次揭示了ToM能力在机器人目光效应中的作用,为人机互动研究提供了新的视角。研究表明,机器人的目光能够被人类解读为心理状态的信号,但其对个体偏好的影响较弱,这可能与机器人作为非人类实体的认知距离有关。

3. 应用价值

研究结果对机器人设计具有重要启示。例如,在医疗、教育等敏感场景中,机器人可以通过结合目光与情感信号(如微笑或皱眉)来更有效地传递意图,从而影响人类的行为与偏好。

研究亮点

  1. 新颖的研究视角:首次探讨了ToM能力在机器人目光效应中的作用,填补了人机互动研究中的空白。
  2. 跨学科方法:结合心理学与机器人学,揭示了人类在处理机器人目光时的心理机制。
  3. 实际应用潜力:研究结果为机器人设计提供了具体建议,有助于提升机器人在社交场景中的表现。

其他有价值的信息

研究还指出,文化因素可能影响人类对机器人目光的解读。例如,东亚文化中对机器人技术的接受度较高,可能更容易将机器人目光解读为心理状态的信号。未来研究可以进一步探讨文化差异对机器人目光效应的影响。