與機器人協(xié)同,對機器人的意圖歸因會影響人機協(xié)作

《When performing actions with robots, attribution of intentionality affects the sense of joint agency》由Uma Prashant Navare等人撰寫，探討了在與機器人共同執(zhí)行任務時，人們對機器人的意圖歸因如何影響聯(lián)合代理感（Sense of Joint Agency, SoJA）。聯(lián)合代理感(SoJA)是人類在與他人共同行動以改變共同環(huán)境時所體驗到的控制感。SoJA是基于動作控制和監(jiān)測的感覺運動預測過程提出的。由于當我們與其他人一起執(zhí)行動作時，SoJA是一種普遍存在的現(xiàn)象，因此了解SoJA是否以及在什么條件下發(fā)生在與類人機器人的協(xié)作任務中是非常有趣和重要的。

在這項研究中，我們使用行為測量和腦電圖(EEG)測量的神經(jīng)反應，旨在評估SoJA是否在與人形機器人iCub的聯(lián)合動作中發(fā)生，以及它的出現(xiàn)是否受到機器人感知意向性的影響。

行為結(jié)果表明，當機器人搭檔被呈現(xiàn)為一個有意的代理時，參與者體驗到了SoJA，而當機器人搭檔被呈現(xiàn)為一個機械工件時，參與者則沒有。

腦電圖結(jié)果顯示，當機器人作為一個有意識的主體出現(xiàn)時，影響SoJA出現(xiàn)的機制是對我們自己和他人行為的感官后果形成類似準確預測的能力，從而導致類似的感官處理調(diào)節(jié)活動。

實驗設置流程。(A)在獨奏塊中設置任務。(B)在接頭塊中設置任務。(C)目標跟蹤確認任務的試驗順序。在每次試驗中，參與者或iCub都必須通過一系列按鍵將白色光標移動到黑色目標上。隨后，參與者或iCub必須確認目標。經(jīng)過一段可變的延遲后，確認壓力機觸發(fā)了一個音。然后，參與者必須根據(jù)屏幕上提供的刻度對確認按鈕和音調(diào)之間的延遲進行評分。

我們的研究采用了人形機器人iCub，通過兩個精心設計的實驗來探究人類與機器人之間的聯(lián)合代理感（SoJA）。在實驗1中，參與者首先完成了意圖立場測試，評估他們對iCub的初始意圖歸因，隨后在沒有進一步操縱的情況下，參與者要么單獨執(zhí)行，要么與iCub協(xié)作完成目標追蹤和確認任務，最終再次進行意圖立場測試以觀察是否有變化。實驗2則在實驗1的基礎上增加了一個關鍵步驟：在單獨完成任務和初次意圖立場測試之后，參與者與iCub進行了一次特意設計的互動，機器人在此期間展現(xiàn)出類似人類的行為，目的是增強參與者對iCub的意圖歸因，互動結(jié)束后參與者進行了第二次意圖立場測試，最后與iCub一同執(zhí)行了聯(lián)合任務塊，以此來測試增加意圖歸因是否會促進SoJA的形成。這兩個實驗的詳細過程不僅揭示了意圖歸因在人機互動中的重要性，而且還通過行為和神經(jīng)生理數(shù)據(jù)為我們提供了SoJA形成的深刻見解。

在這項研究中，科學家們使用了時間間隔估計任務（如圖2）和腦電圖（EEG）（如圖3）來評估人們在與機器人合作時是否能感受到共同代理感（Sense of Joint Agency, SoJA），以及這種感覺是否受到人們對機器人意圖歸因的影響。

實驗1的發(fā)現(xiàn)：

a時間間隔估計任務：當機器人沒有被特別介紹為有意圖的代理時，參與者在單獨操作（solo）和作為確認者（confirmer）時，對動作和隨后的聽覺反饋之間的時間間隔估計比作為移動者（mover）角色時更短。這表明，沒有強調(diào)機器人的意圖時，參與者并沒有與機器人形成共同代理感。在認為機器人有意圖的情況下，參與者的大腦在處理機器人和自己產(chǎn)生的聽覺結(jié)果時表現(xiàn)出類似的連接性模式，這可能有助于形成SoJA。

b.ERP分析：在solo角色中，N100波幅最大，而在mover角色中最小。N100波幅的大小反映了大腦對聽覺刺激的早期處理。較大的N100波幅通常與更強的神經(jīng)反應相關，這可能意味著參與者對自己的動作產(chǎn)生的聽覺結(jié)果有更強烈的感知和處理。在這種情況下，較小的N100波幅可能表明參與者對機器人產(chǎn)生的結(jié)果的感知和處理較弱，這與他們沒有形成SoJA的觀點一致。

c.頻譜分析：如圖4，在solo和confirmer角色中，前額中央與顳葉區(qū)域在theta波段（4到7赫茲）的連接性增強，這可能與更好的注意力和預測處理相關。而在mover角色中，這種增強不明顯，這可能反映了參與者對機器人動作的預測和感知處理較弱。

實驗2的發(fā)現(xiàn)：

a.時間間隔估計任務：在通過一系列互動使參與者將機器人視為有意圖的代理之后，所有角色中的時間間隔估計變得相同。這表明，在參與者認為機器人是有意圖的代理時，他們與機器人形成了共同代理感。

b.ERP分析：即使在solo角色中N100波幅仍然最大，但在confirmer和mover角色之間沒有顯著差異。這表明，當參與者認為機器人有意圖時，他們對機器人行動產(chǎn)生的聽覺結(jié)果的神經(jīng)反應與自己行動產(chǎn)生的結(jié)果類似，這支持了SoJA形成的觀點。

c.theta波段連接性：在solo角色中，前額中央與顳葉區(qū)域的連接性差異最大，而在兩個聯(lián)合角色（confirmer和mover）之間沒有顯著差異。

當人們認為機器人是有意圖的代理時，他們的大腦以類似的方式處理自己和機器人的行動結(jié)果，這有助于形成共同代理感。而當機器人被視為沒有意圖的機械時，人們對其產(chǎn)生的結(jié)果的感知和處理較弱，這會阻礙SoJA的形成。意圖歸因在人機交互中起著至關重要的作用，這些發(fā)現(xiàn)對于設計更自然、更富有成效的人機協(xié)作環(huán)境具有深遠的意義。 展望未來，未來的研究可以探索不同類型的任務和社交背景如何影響SoJA的體驗。例如，不同的任務結(jié)構或社交層次可能會改變個體對SoJA的感知。此外，研究應考察除情感表達外，其他方式的意圖歸因操縱是否也能有效地影響SoJA的形成。這可能包括通過言語指令等非交互性手段來調(diào)整人們對機器人意圖的感知。這些發(fā)現(xiàn)不僅為理解人類如何與機器人合作提供了新的視角，也為設計更具包容性和協(xié)同性的人機交互系統(tǒng)指明了方向。