心智理论能力预测机器人注视对物品偏好的影响

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心智理论 机器人注视 物品偏好 社交机器人 认知机制

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。