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人机交互中的心理学应用论文

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人机交互中的心理学应用论文

拟人化(anthropomorphism)是指将人类的特征附加于非人类个体，使其被看作是有生命、有感觉和思想的人。人机交互是目前拟人化研究和应用较多的领域。这篇文章介绍了拟人化的理论背景并从人机交互的应用和效应方面对拟人化的心理学意义进行了详细阐述。从设计者和使用者角度探究人机交互领域中拟人化的应用边界和效用最大化，关注非人性化逆过程，是未来拟人化的研究方向。

1引言

在日常生活中，随着科技的发展，各种机器人、计算机界面与人们的生活越来越息息相关。他们拥有人类的外表或具有人类的心理能力，可以与人互动，为人们提供各种必要的信息，在各个领域发挥它们的作用。这就是“拟人化”(anthropomorphism)。拟人化与人类的社会认知发展密不可分，它指的是赋予非人类个体(nonhuman agent)以人类特性，使其被看作有生命、有感觉和思想的人(Gray，Gray， & Wegner，2007)。

拟人化(anthropomorphism)来源于希腊单词“anthropos”和“morphe”，其中前者意为人类，后者意为形状或形式，它的核心是将人类的外表特征、动机、意图和情感附加于非人类个体(Epley，Waytz， & Cacioppo，2007)。这些非人类个体可能是任何有明显独立行为的个体，包括动物、自然力、宗教神灵、机器和电子设备。Epley， Waytz， Akalis和Cacioppo(2008)

从三个方面对拟人化的内容进行了界定。首先，拟人化不包含对可观察行动的行为描述。它要求超越直接观察到的事物，对不能观察到的人类化特征进行推理。第二，有生命只是拟人化的一个必要条件。有生命不只是人类的特有属性，因此拟人化可以将非人类个体看作有生命来对待，但是后者是不能推断前者的。第三，拟人化不受逻辑推理的约束，它的推理强度会根据情境而有所变化。因此，Waytz，Cacioppo和Epley(2010)总结，拟人化存在两种基本方式，第一种涉及将人类化的物理特征赋予非人类个体(面孔、双手)，第二种涉及将人类的思想赋予非人类个体(意图、意识、次级情绪如羞愧或快乐)。

目前从人机交互拟人化的研究进展来看，在国外，人机交互拟人化的研究比较充分，理论趋于成熟;但是在国内，这方面的研究文献非常欠缺。该研究从拟人化的理论背景、人机交互拟人化的应用以及效应三个方面对国外的相关文献进行梳理，并在此基础上对人机交互拟人化的未来研究趋势进行了展望，同时也为国内人机交互拟人化的研究提供一定的参考。

2拟人化理论概述

由于拟人化可以帮助人们更好地了解世界，寻求社会联系的需要，因此，近年来研究者们对拟人化的兴趣不断增加(汪涛，谢志鹏，崔楠，2014;Kwan & Fiske，2008;Tam，Lee， & Chao，2013)。但是大多数的拟人化研究关注拟人化使用的准确性和功能性，忽视了对拟人化现象的心理学考量。因此，本文通过对以往研究进行归纳，对拟人化的一般理论和人机交互拟人化的理论分别进行阐述。

21拟人化的三因素理论

拟人化作为一个基本的归纳推理过程，是由多种因素决定的，包括认知的和激活的因素。以往研究普遍认为拟人化的推理过程主要由三个心理因素所决定，即知识的可利用性、功效动机和社会动机(Epley， Waytz， Akalis， & Cacioppo， 2008;Waytz， Morewedge， Epley， Monteleone， Gao， & Cacioppo， 2010)。

在拟人化中，知识的可利用性(the accessibility of knowledge)是指人们将一般化的人类知识、具体的自我知识以及这些知识已知的功能作为可利用的基础信息，来推理未知个体的特征(Epley，

Waytz， & Cacioppo， 2007)。这些知识比非人类个体知识出现得更早并且更丰富详细，在判断时更容易被利用。功效动机(effectance motivation)是一种寻求与周围环境进行有效互动的基本动机(White，1959)，包括理解、预测和降低个体周围环境的不确定性(Waytz et al.， 2010)。功效动机可以帮助人类在缺乏预测和控制的情况下掌控和理解他们周围的环境(Waytz，Epley， & Cacioppo，2010)。尤其当推理非人类个体时，一般化的人类知识可以作为获取预测感和控制感的丰富经验。社会动机(sociality motivation)就是寻求社会接触、社会联结和社会支持的动机(Waytz & Epley，2009)。它通过提高社会线索的可利用性(Gardner， Pickett， & Knowles， 2005)，以及个体寻求社会联结资源的倾向(Maner， Dewall， Baumeister， & Schaller， 2007)，来促进将非人类个体拟人化的倾向。

这三个决定因素是协调一致进行工作的。可利用的个体知识指定了哪些认知变量适用于拟人化推理，功效动机和社会动机则会对这个归纳过程的每一部分进行引导或修正。

22MAIN模型

拟人化作为一种推理过程，与其他推理一样依赖于心理捷径或者探索法，即根据上下文线索来判断信息。社会心理学家提出了一个MAIN模型，用于研究人类的认知推理过程(Sundar，2008)。Kim和Sundar(2012)将这个模型进行扩展，用于人机交互作用领域的研究。拟人化线索会引起个体无意识的反应，激发“社会存在感启发式”(social presence heuristic)。社会存在感(social presence)被简单定义为“和另一个人在一起的感觉”(Biocca， Burgoon， Harms， & Stoner， 2001)，用来提醒使用者拟人化个体的人类属性。它不直接与现在的信息相关联，但是却影响使用者的认知形成。MAIN模型提出，线索有关的形式(Modality)、载体(Agency)、互动性(Interactivity)和可操作性(Navigability)可以引起认知启发式，从而影响使用者对拟人化个体传达的信息内容的质量和可信度的判断。

例如，较丰富的形式线索(文本、声音和视频信息)能够提醒使用者面对面的交流。相对于单纯的文本信息，虚拟现实的互动情境能更积极地影响信息的可信度。当拟人化个体表现出人类化特征时，可以激发人们的社会存在感启发式(Nass & Moon，2000;Skalski & Tamborini，2007)，从而判断信息具有更高的可信度。根据MAIN模型，虚拟个体可以通过各种拟人化线索来表现自己，并且每种线索都能在使用者头脑中激发不同的启发式。根据个体的需要对信息进行过滤和控制，可以激发人们与非人类个体之间的相互作用。可操作性指的是个体的内部设计，它取决于信息的组织，可以触发浏览启发式(browsing heuristic)、脚手架启发式(scaffolding heuristic)或游戏启发式(play heuristic)。所有这些都可以通过不同的理论机制来影响使用者对基本信息的感知(Kim & Sundar，2012)。

3心理学视角下的人机交互拟人化应用

人机交互领域涉及人工智能、计算机科学和工程，近年来拟人化在该领域的应用日益增多。通过总结以往文献发现，拟人化应用主要表现在社会认知层面和社会情感层面。

31社会认知层面

在人机交互领域，目前研究者们主要从两个方面关注拟人化的社会认知层面。

311用户总体感知

有研究表明，拥有人类面部特征或整体外观的物体更容易被拟人化(Delbaere，McQuarrie， & Phillips，2011)。事实上，不仅仅是外观特征，人们对于任何拥有人类化特征的个体，都会表现出社会性的反应。例如，Lee(2003)发现，女性被试对有男性特征的计算机表现出更多的好感。另外，Moon(2000)发现，当计算机提供更多的自身信息时，被试更愿意参与到亲密的自我表露中去。当一台计算机显示了它的速度极限时，要求被试分享他们生活中最失望的事，被试会吐露更多的信息。在最新的一个研究中，研究者使用三种不同的人形机器人(Asimo，Kojiro，Telenoid)的图片，实验刺激包括头部左右倾斜20°、10°以及0°(直立)，要求被试评价他们对机器人的感知。结果表明，人们认为头部倾斜(10°或20°)比头部直立的机器人有更高的人类相似性，同时看起来更可爱(Mara & Appel，2015)。

人们对拟人化个体感知时的意识状态也是研究的焦点。有研究者认为在人机互动中，人们表现出无意识的社会反应。他们设计了一个2(人类化个体：存在/不存在)×2(相互作用：高/低)的被试间实验设计，通过设置虚拟人物和高低水平的相互作用来控制拟人化线索。结果显示，被试会无意识地将拟人化个体当作一个人来对待，同时增强与拟人化个体的互动性(Kim & Sundar，2012)。

此外，还有研究者关注社交媒介中，拟人化对社会感知的作用。在线交流时人们可以使用媒介信息进行自我表达(Birnbaum，2008;Van Der Werf，2007)，头像(buddy icons)就是人们经常使用的表现自我的视觉形象(Vazire & Gosling，2004)。人们选择的头像可能是卡通形象、物件以及现实或虚拟人物。先前研究已经表明，对拟人化的感知会影响对头像的感知(Hamilton & Nowak，2010;Nowak，Hamilton， & Hammond，2009)。Nowak(2013)也认为拟人化头像可以预测使用者的物理或心理特征。因此，他在研究中指出，人们会选择高度拟人化的头像来表现他们的物理自我，因为拟人化头像与自己是类似的。另外，那些倾向于表现心理自我的人则会选择更现实的物体作为头像。他们会对物体进行归因，赋予头像特殊的意义。

312认知风格

认知风格(cognitive style)一般指感知、记忆、思维和问题解决(Messick，1976)的稳定偏好、策略以及个人与他人的关系(Witkin， Moore， Goodenough， & Cox， 1977)。每个人的认知风格都是不同的，认知风格可以解释个体如何获取、感知和加工交互界面，影响对拟人化信息的加工与评价(Culley & Madhavan，2013)。成功的拟人化个体一定有适合的计算机礼仪和非言语交流的方式，这有助于使用者与个体之间形成有效的互动。Shneiderman和Plaisant(2010)指出，一般来说，为了让使用者更容易接受，拟人化个体要有一定的社会适应性，以及定时的头部动作、点头、目光注视和手势。由于不同的使用人群有不同的礼仪、音调和方言，拟人化个体不可能有普遍的吸引力。Jackson，von Eye， Biocca， Carbatsis， Fitzgerald和Zhao(2003)强调，当信息以人的认知风格呈现时，认知任务表现会更成功。因为认知风格包括文化的细微差别，一个不吸引人的拟人化个体可能对人机交互和认知任务产生有害的影响。

使用者的认知风格影响拟人化评价，这一假设已经得到一些研究的证实。例如，Lee(2010)认为，界面的语音类型(录音/合成语音)对计算机的整体评价的影响，会受到使用者认知风格的调节。为此，他们设计一个2(计算机评价：赞美的/一般的) ×2 (语音类型：录音/合成) ×2 (理性：高/低) ×2 (经验性：高/低)的被试间实验设计。分析表明，相对于合成的声音，低理性和高经验性的人更积极地评价录制的人类声音，而高理性和低经验性的人在这两种声音上没有差异。

32社会情感层面

社会情感是人机交互拟人化中必须要考虑的一个方面。通过梳理以往文献发现，在人机交互中，共情对拟人化态度的影响越来越受到研究者们的关注(Cramer， Goddijn， Wielinga， & Evers， 2010;Riek，Paul， & Robinson，2010)。共情(empathy)可以被广泛定义为“在他人的而不是自己的情境下，对人更适当的情感反应”

321情感反应

Bickmore和Picard(2005)指出，在与虚拟个体互动时，设计者通常选择预先设定的程序以更好地理解使用者的情绪状态。在与机器人互动时，形式倾向于更开放，机器人感知用户的情感状态就变得更具有挑战性。但是，这些问题已经有了一些改善，如通过视觉、语音或者生理线索，帮助机器人识别使用者的情感状态(Zeng， Pantic， Roisman， & Huang， 2009)。

目前，大多数的研究认为机器人具备模仿使用者情感状态的共情能力。例如，Hegel， Spexard， Vogt， Horstmann和Wrede(2006)的一个研究中，拟人化的机器人通过语调和面部表情识别用户的情感状态并作出相应的情感反馈。结果使用者感到拟人化机器人在社会情感支持和时机把握上的反应更充分。在另一个研究中，研究者使用一个大猩猩头像的机器人模仿用户的嘴和头部运动。结果表明，当与这个机器人互动时，大多数被试认为互动是令人满意的(Riek， Paul， & Robinson，2010)。

在最近的一项研究中，研究者们为了验证机器人可以与用户建立积极的社会关系，设计了一个方案，即有共情能力的机器人观看几组被试进行象棋比赛，并使用情绪和语言对棋手的表现作出反应。然而，在每组比赛中机器人只是对一名棋手有共情，对另一名棋手表现中立。比赛后对棋手的访谈结果表明，机器人的共情行为，包括面部表情和语调，会增加人们对机器人友谊的感知。被中立的被试认为机器人的行为更支持另一方，但是认为机器人对他们的行为反馈仍然有价值。受到共情支持的被试不仅认为机器人的反馈有价值，而且认为机器人的支持信息令他们更有自信(Leite

，Pereira， Mascarenhas， Martinho， Prada， & Paiva， 2013)。

322生理机制

有研究者探究对人类和机器人产生共情时大脑激活的差异。虽然很多研究者已经证明，被试普遍报告机器人的活动能够引发使用者的社会情感，但是这种对机器人的共情体验是不直观的，因此，一些人开始使用更客观的方法来研究共情，即检验与情感加工有关的大脑活动。

虽然我们假设对于人类和非人类个体的共情和情绪反应可能存在相同的生理基础，但是在fMRI研究中也有证据表明，对非人类个体和人类的感知会导致不同的激活模式。例如，Gazzola，Rizzolatti， Wicker和Keysers(2007)发现，在观察重复的机器人运动时，镜像神经系统(mirror system)的激活区域是减少的，因为人们认为重复的机器人运动是不受动机和目标驱使的。也有研究者报告，大脑对人类和机器人的情绪表达做出反应的脑区包括腹侧运动前区、额下回、杏仁核和脑岛，同时也指出在枕叶和后颞叶皮质中出现了其他对机器人进行感知的视觉加工区域(Chaminade，

Zecca， Blakemore， Takanishi， Frith， & Micera，2010)。但是，与观察一个人相比，当观察机器人时，参与情绪加工的脑区神经活动会减少，如感知厌恶的左前脑岛，以及感知愤怒的'眶额皮质。

针对这些研究中不一致的结果，Pütten等人(2014)设计了一个3(互动个体：人机互动HRI/人人互动HHI/人物互动HBI)×2(互动类型：积极/消极)的被试内实验设计，要求被试观看6段视频，同时使用fMRI技术进行大脑活动检测。结果表明，在积极互动条件下，观看人机、人人和人物互动视频的被试都表现出相同的大脑激活模式;然而在消极互动条件下，被试在人机、人人与人物互动中的脑激活区域大小出现了明显的差异，即HHI>HRI>HBI。

4心理学视角下人机交互拟人化的效用研究

有关人机交互拟人化的文献在拟人化相关研究中占据了很大的比重。一个基本的共识是，拟人化个体拥有人类的特征，可以模拟人与人之间的互动并产生积极的结果。具体来说，已有研究主要从使用者信任感和社会连接两个方面探讨了人机互动拟人化的社会效应。

41使用者信任感

在使用者和他人或一个界面系统之间的互动中，信任起着非常重要的作用。Lee和See(2004)将信任定义为自信，即相信其他人将帮助个体实现目标或者在不确定的情况下达到渴望的状态。人们认为拟人化个体具有人类推理能力和人类动机，因此人们很容易相信拟人化的技术可以完成预期的目标。技术越是具有人类的心理能力，人们就越会相信它能够达到预期的功能(Pierce，Kilduff， Galinsky， & Sivanathan， 2013)。有思想的拟人化个体似乎有能力控制它们自己的行动，所以人们判断这些个体对自己的行动更负责，并且这些行动是有意识和有规划的(Cushman，2008)。因此，把人类的思维附加到非人类个体中，应该使非人类个体更有能力控制自己的行动，也能更好地完成预期的目标。

Waytz，Heafner和Epley(2014)要求被试使用一个模拟驾驶器(普通汽车、自动化汽车或者自动化并附带有拟人化特征的汽车)，并测量他们对模拟器的信任感。结果表明，被试认为拥有名字、性别和声音以及自动化的汽车更有心理能力。而且那些驾驶拟人化特征(名字、性别、声音)汽车的被试报告更相信他们的车，在交通事故中更放松，较少责备其他驾驶者引起的事故。Leite等人(2013)针对拟人化伙伴在比赛中表现的研究也表明，当机器人伙伴对人类伙伴表现出更多的支持和共情时，人类伙伴也会认为他们更值得信赖和依靠。此外，Kim和Sundar(2012)的研究也显示，人们与计算机界面虚拟人物的互动越高，并且拟人化程度越高，人们对虚拟人物提供的信息就越信任。

42社会联结

建立和保持与他人的社会联结是人的基本需求。Waytz，Cacioppo和Epley(2010)指出，将非人类个体拟人化可以满足人们社会联结的需要。拟人化包括利用更多的具有人类特质的社会线索。这样当人类与计算机等非人类个体交流时，这些社会线索可以让人们更容易感知非人类个体中的人类特质倾向(Gardner，Pickett， Jefferis， & Knowles， 2005)。剥夺人们的社会联结感，会提高人们对环境中社会线索的关注(Maner，DeWall， Baumeister， & Schaller， 2007)，从而有助于与其他个体建立新的社会关系(Gardner，Pickett， & Knowles，2004)。

例如，在人机互动领域，社会机器人会越来越多地进入我们的日常生活中。社会机器人的特点是以人类的方式交流，有他们自主的个性，因此能像人类一样行动并被用户理解(Breazeal，2002)。当用户把社会机器人作为伙伴并与它们建立关系时，他们更可能继续与这些机器人互动(Kanda，Sata， Saiwaki， & Ishiguro， 2007)。在一项社会动机研究中，相比较有更多社会联结的人来说，长期缺乏社会联结的被试对支持性的拟人化个体给予更高的评价(Epley，Waytz， Akalis， & Cacioppo， 2008)。在另一个针对机器人与人的关系的研究中，当被试将机器人拟人化并且欣赏这种互动关系时，他们更愿意将机器人作为一个伙伴。同时也说明缺乏社会联结的人对拟人化机器人表现出更紧密的社会反应(Baddoura & Venture，2013)。而且，老年人与机器人互动的方式，例如将机器人拟人化或非拟人化，似乎会影响建立关系的类型。在与社会机器人互动中，人们共享生命中的故事和秘密，会形成对机器人的心理依恋(Graaf，Allouch， & Klamer，2015 )。

5总结和未来研究展望

在人机交互领域，给非人类个体赋予人类特性，使其成为使用者的关系伙伴，并使其主动促进双边关系的发展，是人机交互拟人化的根本目的。如果使用得当，可以为使用者提供更大的社会效益。拟人化可以满足人们获取知识的需要和社会动机，进而能够提升使用者对科技设备的信任并最终扩大对科技设备的使用范围。然而拟人化还是一个比较新颖的理论课题，现有文献对拟人化的研究还存在很多局限。

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