與機(jī)器人協(xié)同,對機(jī)器人的意圖歸因會影響人機(jī)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(jī)器人共同執(zhí)行任務(wù)時，人們對機(jī)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(yùn)動預(yù)測過程提出的。由于當(dāng)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(jī)器人的協(xié)作任務(wù)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(yīng)，旨在評估SoJA是否在與人形機(jī)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(jī)器人感知意向性的影響。

行為結(jié)果表明，當(dāng)機(jī)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(dāng)機(jī)器人搭檔被呈現(xiàn)為一個機(jī)械工件時，參與者則沒有。

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

實驗設(shè)置流程。(A)在獨(dú)奏塊中設(shè)置任務(wù)。(B)在接頭塊中設(shè)置任務(wù)。(C)目標(biāo)跟蹤確認(rèn)任務(wù)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(biāo)移動到黑色目標(biāo)上。隨后，參與者或iCub必須確認(rèn)目標(biāo)。經(jīng)過一段可變的延遲后，確認(rèn)壓力機(jī)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(rèn)按鈕和音調(diào)之間的延遲進(jìn)行評分。

我們的研究采用了人形機(jī)器人iCub，通過兩個精心設(shè)計的實驗來探究人類與機(jī)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(jìn)一步操縱的情況下，參與者要么單獨(dú)執(zhí)行，要么與iCub協(xié)作完成目標(biāo)追蹤和確認(rèn)任務(wù)，最終再次進(jìn)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(chǔ)上增加了一個關(guān)鍵步驟：在單獨(dú)完成任務(wù)和初次意圖立場測試之后，參與者與iCub進(jìn)行了一次特意設(shè)計的互動，機(jī)器人在此期間展現(xiàn)出類似人類的行為，目的是增強(qiáng)參與者對iCub的意圖歸因，互動結(jié)束后參與者進(jìn)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(wù)塊，以此來測試增加意圖歸因是否會促進(jìn)SoJA的形成。這兩個實驗的詳細(xì)過程不僅揭示了意圖歸因在人機(jī)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(xué)家們使用了時間間隔估計任務(wù)（如圖2）和腦電圖（EEG）（如圖3）來評估人們在與機(jī)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(jī)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(wù)：當(dāng)機(jī)器人沒有被特別介紹為有意圖的代理時，參與者在單獨(dú)操作（solo）和作為確認(rèn)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(qiáng)調(diào)機(jī)器人的意圖時，參與者并沒有與機(jī)器人形成共同代理感。在認(rèn)為機(jī)器人有意圖的情況下，參與者的大腦在處理機(jī)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(qiáng)的神經(jīng)反應(yīng)相關(guān)，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(qiáng)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(jī)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(qiáng)，這可能與更好的注意力和預(yù)測處理相關(guān)。而在mover角色中，這種增強(qiáng)不明顯，這可能反映了參與者對機(jī)器人動作的預(yù)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(wù)：在通過一系列互動使參與者將機(jī)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(rèn)為機(jī)器人是有意圖的代理時，他們與機(jī)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(dāng)參與者認(rèn)為機(jī)器人有意圖時，他們對機(jī)器人行動產(chǎn)生的聽覺結(jié)果的神經(jīng)反應(yīng)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(dāng)人們認(rèn)為機(jī)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(jī)器人的行動結(jié)果，這有助于形成共同代理感。而當(dāng)機(jī)器人被視為沒有意圖的機(jī)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(jī)交互中起著至關(guān)重要的作用，這些發(fā)現(xiàn)對于設(shè)計更自然、更富有成效的人機(jī)協(xié)作環(huán)境具有深遠(yuǎn)的意義。 展望未來，未來的研究可以探索不同類型的任務(wù)和社交背景如何影響SoJA的體驗。例如，不同的任務(wù)結(jié)構(gòu)或社交層次可能會改變個體對SoJA的感知。此外，研究應(yīng)考察除情感表達(dá)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(jī)器人意圖的感知。這些發(fā)現(xiàn)不僅為理解人類如何與機(jī)器人合作提供了新的視角，也為設(shè)計更具包容性和協(xié)同性的人機(jī)交互系統(tǒng)指明了方向。