人機交互中的心理學(xué)應(yīng)用論文
擬人化(anthropomorphism)是指將人類的特征附加于非人類個體，使其被看作是有生命、有感覺和思想的人。人機交互是目前擬人化研究和應(yīng)用較多的領(lǐng)域。這篇文章介紹了擬人化的理論背景并從人機交互的應(yīng)用和效應(yīng)方面對擬人化的心理學(xué)意義進行了詳細闡述。從設(shè)計者和使用者角度探究人機交互領(lǐng)域中擬人化的應(yīng)用邊界和效用最大化，關(guān)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(fā)展，各種機器人、計算機界面與人們的生活越來越息息相關(guān)。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信息，在各個領(lǐng)域發(fā)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(fā)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)來源于希臘單詞“anthropos”和“morphe”，其中前者意為人類，后者意為形狀或形式，它的核心是將人類的外表特征、動機、意圖和情感附加于非人類個體(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、機器和電子設(shè)備。Epley， Waytz， Akalis和Cacioppo(2008)
從三個方面對擬人化的內(nèi)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征進行推理。 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，但是后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(jù)情境而有所變化。因此，Waytz，Cacioppo和Epley(2010)總結(jié)，擬人化存在兩種基本方式，第一種涉及將人類化的物理特征賦予非人類個體(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)。
目前從人機交互擬人化的研究進展來看，在國外，人機交互擬人化的研究比較充分，理論趨于成熟;但是在國內(nèi)，這方面的研究文獻非常欠缺。該研究從擬人化的理論背景、人機交互擬人化的應(yīng)用以及效應(yīng)三個方面對國外的相關(guān)文獻進行梳理，并在此基礎(chǔ)上對人機交互擬人化的未來研究趨勢進行了展望，同時也為國內(nèi)人機交互擬人化的研究提供一定的參考。
2擬人化理論概述
由于擬人化可以幫助人們更好地了解世界，尋求社會聯(lián)系的需要，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(shù)的擬人化研究關(guān)注擬人化使用的準確性和功能性，忽視了對擬人化現(xiàn)象的心理學(xué)考量。因此，本文通過對以往研究進行歸納，對擬人化的一般理論和人機交互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，包括認知的和激活的因素。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(chǔ)信息，來推理未知個體的特征(Epley，
Waytz， & Cacioppo， 2007)。這些知識比非人類個體知識出現(xiàn)得更早并且更豐富詳細，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(huán)境進行有效互動的基本動機(White，1959)，包括理解、預(yù)測和降低個體周圍環(huán)境的不確定性(Waytz et al.， 2010)。功效動機可以幫助人類在缺乏預(yù)測和控制的情況下掌控和理解他們周圍的環(huán)境(Waytz，Epley， & Cacioppo，2010)。尤其當(dāng)推理非人類個體時，一般化的人類知識可以作為獲取預(yù)測感和控制感的豐富經(jīng)驗。社會動機(sociality motivation)就是尋求社會接觸、社會聯(lián)結(jié)和社會支持的動機(Waytz & Epley，2009)。它通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(lián)結(jié)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(xié)調(diào)一致進行工作的。可利用的個體知識指定了哪些認知變量適用于擬人化推理，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(dǎo)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于心理捷徑或者探索法，即根據(jù)上下文線索來判斷信息。社會心理學(xué)家提出了一個MAIN模型，用于研究人類的認知推理過程(Sundar，2008)。Kim和Sundar(2012)將這個模型進行擴展，用于人機交互作用領(lǐng)域的研究。擬人化線索會引起個體無意識的反應(yīng)，激發(fā)“社會存在感啟發(fā)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(xiàn)在的信息相關(guān)聯(lián)，但是卻影響使用者的認知形成。MAIN模型提出，線索有關(guān)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(fā)式，從而影響使用者對擬人化個體傳達的信息內(nèi)容的質(zhì)量和可信度的判斷。
例如，較豐富的形式線索(文本、聲音和視頻信息)能夠提醒使用者面對面的交流。相對于單純的文本信息，虛擬現(xiàn)實的互動情境能更積極地影響信息的可信度。當(dāng)擬人化個體表現(xiàn)出人類化特征時，可以激發(fā)人們的社會存在感啟發(fā)式(Nass & Moon，2000;Skalski & Tamborini，2007)，從而判斷信息具有更高的可信度。根據(jù)MAIN模型，虛擬個體可以通過各種擬人化線索來表現(xiàn)自己，并且每種線索都能在使用者頭腦中激發(fā)不同的啟發(fā)式。根據(jù)個體的需要對信息進行過濾和控制，可以激發(fā)人們與非人類個體之間的相互作用�？刹僮餍灾傅氖莻�體的內(nèi)部設(shè)計，它取決于信息的組織，可以觸發(fā)瀏覽啟發(fā)式(browsing heuristic)、腳手架啟發(fā)式(scaffolding heuristic)或游戲啟發(fā)式(play heuristic)。所有這些都可以通過不同的理論機制來影響使用者對基本信息的感知(Kim & Sundar，2012)。
3心理學(xué)視角下的人機交互擬人化應(yīng)用
人機交互領(lǐng)域涉及人工智能、計算機科學(xué)和工程，近年來擬人化在該領(lǐng)域的應(yīng)用日益增多。通過總結(jié)以往文獻發(fā)現(xiàn)，擬人化應(yīng)用主要表現(xiàn)在社會認知層面和社會情感層面。
31社會認知層面
在人機交互領(lǐng)域，目前研究者們主要從兩個方面關(guān)注擬人化的社會認知層面。
311用戶總體感知
有研究表明，擁有人類面部特征或整體外觀的物體更容易被擬人化(Delbaere，McQuarrie， & Phillips，2011)。事實上，不僅僅是外觀特征，人們對于任何擁有人類化特征的個體，都會表現(xiàn)出社會性的反應(yīng)。例如，Lee(2003)發(fā)現(xiàn)，女性被試對有男性特征的計算機表現(xiàn)出更多的好感。另外，Moon(2000)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)計算機提供更多的自身信息時，被試更愿意參與到親密的自我表露中去。當(dāng)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，被試會吐露更多的信息。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(jié)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(tài)也是研究的焦點。有研究者認為在人機互動中，人們表現(xiàn)出無意識的社會反應(yīng)。他們設(shè)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(shè)計，通過設(shè)置虛擬人物和高低水平的相互作用來控制擬人化線索。結(jié)果顯示，被試會無意識地將擬人化個體當(dāng)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(guān)注社交媒介中，擬人化對社會感知的作用。在線交流時人們可以使用媒介信息進行自我表達(Birnbaum，2008;Van Der Werf，2007)，頭像(buddy icons)就是人們經(jīng)常使用的表現(xiàn)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(xiàn)實或虛擬人物。先前研究已經(jīng)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(yù)測使用者的物理或心理特征。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(xiàn)他們的物理自我，因為擬人化頭像與自己是類似的。另外，那些傾向于表現(xiàn)心理自我的人則會選擇更現(xiàn)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(fēng)格
認知風(fēng)格(cognitive style)一般指感知、記憶、思維和問題解決(Messick，1976)的穩(wěn)定偏好、策略以及個人與他人的關(guān)系(Witkin， Moore， Goodenough， & Cox， 1977)。每個人的認知風(fēng)格都是不同的，認知風(fēng)格可以解釋個體如何獲取、感知和加工交互界面，影響對擬人化信息的加工與評價(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，這有助于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(yīng)性，以及定時的頭部動作、點頭、目光注視和手勢。由于不同的使用人群有不同的禮儀、音調(diào)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(diào)，當(dāng)信息以人的認知風(fēng)格呈現(xiàn)時，認知任務(wù)表現(xiàn)會更成功。因為認知風(fēng)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交互和認知任務(wù)產(chǎn)生有害的影響。
使用者的認知風(fēng)格影響擬人化評價，這一假設(shè)已經(jīng)得到一些研究的證實。例如，Lee(2010)認為，界面的語音類型(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(fēng)格的調(diào)節(jié)。為此，他們設(shè)計一個2(計算機評價：贊美的/一般的) ×2 (語音類型：錄音/合成) ×2 (理性：高/低) ×2 (經(jīng)驗性：高/低)的被試間實驗設(shè)計。分析表明，相對于合成的聲音，低理性和高經(jīng)驗性的人更積極地評價錄制的人類聲音，而高理性和低經(jīng)驗性的人在這兩種聲音上沒有差異。
32社會情感層面
社會情感是人機交互擬人化中必須要考慮的一個方面。通過梳理以往文獻發(fā)現(xiàn)，在人機交互中，共情對擬人化態(tài)度的影響越來越受到研究者們的關(guān)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(dāng)?shù)那楦蟹磻?yīng)”
321情感反應(yīng)
Bickmore和Picard(2005)指出，在與虛擬個體互動時，設(shè)計者通常選擇預(yù)先設(shè)定的程序以更好地理解使用者的情緒狀態(tài)。在與機器人互動時，形式傾向于更開放，機器人感知用戶的情感狀態(tài)就變得更具有挑戰(zhàn)性。但是，這些問題已經(jīng)有了一些改善，如通過視覺、語音或者生理線索，幫助機器人識別使用者的情感狀態(tài)(Zeng， Pantic， Roisman， & Huang， 2009)。
目前，大多數(shù)的研究認為機器人具備模仿使用者情感狀態(tài)的共情能力。例如，Hegel， Spexard， Vogt， Horstmann和Wrede(2006)的一個研究中，擬人化的機器人通過語調(diào)和面部表情識別用戶的情感狀態(tài)并作出相應(yīng)的情感反饋。結(jié)果使用者感到擬人化機器人在社會情感支持和時機把握上的反應(yīng)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用戶的嘴和頭部運動。結(jié)果表明，當(dāng)與這個機器人互動時，大多數(shù)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?yōu)榱蓑炞C機器人可以與用戶建立積極的社會關(guān)系，設(shè)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，并使用情緒和語言對棋手的表現(xiàn)作出反應(yīng)。然而，在每組比賽中機器人只是對一名棋手有共情，對另一名棋手表現(xiàn)中立。比賽后對棋手的訪談結(jié)果表明，機器人的共情行為，包括面部表情和語調(diào)，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持另一方，但是認為機器人對他們的行為反饋仍然有價值。受到共情支持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持信息令他們更有自信(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(chǎn)生共情時大腦激活的差異。雖然很多研究者已經(jīng)證明，被試普遍報告機器人的活動能夠引發(fā)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(guān)的大腦活動。
雖然我們假設(shè)對于人類和非人類個體的共情和情緒反應(yīng)可能存在相同的生理基礎(chǔ)，但是在fMRI研究中也有證據(jù)表明，對非人類個體和人類的感知會導(dǎo)致不同的激活模式。例如，Gazzola，Rizzolatti， Wicker和Keysers(2007)發(fā)現(xiàn)，在觀察重復(fù)的機器人運動時，鏡像神經(jīng)系統(tǒng)(mirror system)的激活區(qū)域是減少的，因為人們認為重復(fù)的機器人運動是不受動機和目標(biāo)驅(qū)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(yīng)的腦區(qū)包括腹側(cè)運動前區(qū)、額下回、杏仁核和腦島，同時也指出在枕葉和后顳葉皮質(zhì)中出現(xiàn)了其他對機器人進行感知的視覺加工區(qū)域(Chaminade，
Zecca， Blakemore， Takanishi， Frith， & Micera，2010)。但是，與觀察一個人相比，當(dāng)觀察機器人時，參與情緒加工的腦區(qū)神經(jīng)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(zhì)。
針對這些研究中不一致的結(jié)果，Pütten等人(2014)設(shè)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(互動類型：積極/消極)的被試內(nèi)實驗設(shè)計，要求被試觀看6段視頻，同時使用fMRI技術(shù)進行大腦活動檢測。結(jié)果表明，在積極互動條件下，觀看人機、人人和人物互動視頻的被試都表現(xiàn)出相同的大腦激活模式;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激活區(qū)域大小出現(xiàn)了明顯的差異，即HHI>HRI>HBI。
4心理學(xué)視角下人機交互擬人化的效用研究
有關(guān)人機交互擬人化的文獻在擬人化相關(guān)研究中占據(jù)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征，可以模擬人與人之間的互動并產(chǎn)生積極的結(jié)果。具體來說，已有研究主要從使用者信任感和社會連接兩個方面探討了人機互動擬人化的社會效應(yīng)。
41使用者信任感
在使用者和他人或一個界面系統(tǒng)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(xiàn)目標(biāo)或者在不確定的情況下達到渴望的狀態(tài)。 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(shù)可以完成預(yù)期的目標(biāo)。技術(shù)越是具有人類的心理能力，人們就越會相信它能夠達到預(yù)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(zé)，并且這些行動是有意識和有規(guī)劃的(Cushman，2008)。因此，把人類的思維附加到非人類個體中，應(yīng)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(yù)期的目標(biāo)。
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并附帶有擬人化特征的汽車)，并測量他們對模擬器的信任感。結(jié)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征(名字、性別、聲音)汽車的被試報告更相信他們的車，在交通事故中更放松，較少責(zé)備其他駕駛者引起的事故。Leite等人(2013)針對擬人化伙伴在比賽中表現(xiàn)的研究也表明，當(dāng)機器人伙伴對人類伙伴表現(xiàn)出更多的支持和共情時，人類伙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，人們與計算機界面虛擬人物的互動越高，并且擬人化程度越高，人們對虛擬人物提供的信息就越信任。
42社會聯(lián)結(jié)
建立和保持與他人的社會聯(lián)結(jié)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(lián)結(jié)的需要。擬人化包括利用更多的具有人類特質(zhì)的社會線索。這樣當(dāng)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(zhì)傾向(Gardner，Pickett， Jefferis， & Knowles， 2005)。剝奪人們的社會聯(lián)結(jié)感，會提高人們對環(huán)境中社會線索的關(guān)注(Maner，DeWall， Baumeister， & Schaller， 2007)，從而有助于與其他個體建立新的社會關(guān)系(Gardner，Pickett， & Knowles，2004)。
例如，在人機互動領(lǐng)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并被用戶理解(Breazeal，2002)。當(dāng)用戶把社會機器人作為伙伴并與它們建立關(guān)系時，他們更可能繼續(xù)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(lián)結(jié)的人來說，長期缺乏社會聯(lián)結(jié)的被試對支持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(guān)系的研究中，當(dāng)被試將機器人擬人化并且欣賞這種互動關(guān)系時，他們更愿意將機器人作為一個伙伴。同時也說明缺乏社會聯(lián)結(jié)的人對擬人化機器人表現(xiàn)出更緊密的社會反應(yīng)(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(guān)系的類型。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(jié)和未來研究展望
在人機交互領(lǐng)域，給非人類個體賦予人類特性，使其成為使用者的關(guān)系伙伴，并使其主動促進雙邊關(guān)系的發(fā)展，是人機交互擬人化的根本目的。如果使用得當(dāng)，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設(shè)備的信任并最終擴大對科技設(shè)備的使用范圍。然而擬人化還是一個比較新穎的理論課題，現(xiàn)有文獻對擬人化的研究還存在很多局限。
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