与机器人协同,对机器人的意图归因会影响人机协作

《When performing actions with robots, attribution of intentionality affects the sense of joint agency》由Uma Prashant Navare等人撰写，探讨了在与机器人共同执行任务时，人们对机器人的意图归因如何影响联合代理感（Sense of Joint Agency, SoJA）。联合代理感(SoJA)是人类在与他人共同行动以改变共同环境时所体验到的控制感。SoJA是基于动作控制和监测的感觉运动预测过程提出的。由于当我们与其他人一起执行动作时，SoJA是一种普遍存在的现象，因此了解SoJA是否以及在什么条件下发生在与类人机器人的协作任务中是非常有趣和重要的。

在这项研究中，我们使用行为测量和脑电图(EEG)测量的神经反应，旨在评估SoJA是否在与人形机器人iCub的联合动作中发生，以及它的出现是否受到机器人感知意向性的影响。

行为结果表明，当机器人搭档被呈现为一个有意的代理时，参与者体验到了SoJA，而当机器人搭档被呈现为一个机械工件时，参与者则没有。

脑电图结果显示，当机器人作为一个有意识的主体出现时，影响SoJA出现的机制是对我们自己和他人行为的感官后果形成类似准确预测的能力，从而导致类似的感官处理调节活动。

实验设置流程。(A)在独奏块中设置任务。(B)在接头块中设置任务。(C)目标跟踪确认任务的试验顺序。在每次试验中，参与者或iCub都需要通过一系列按键将白色光标移动到黑色目标上。随后，参与者或iCub需要确认目标。经过一段可变的延迟后，确认压力机触发了一个音。然后，参与者需要根据屏幕上提供的刻度对确认按钮和音调之间的延迟进行评分。

我们的研究采用了人形机器人iCub，通过两个精心设计的实验来探究人类与机器人之间的联合代理感（SoJA）。在实验1中，参与者首先完成了意图立场测试，评估他们对iCub的初始意图归因，随后在没有进一步操纵的情况下，参与者要么单独执行，要么与iCub协作完成目标追踪和确认任务，终再次进行意图立场测试以观察是否有变化。实验2则在实验1的基础上增加了一个关键步骤：在单独完成任务和初次意图立场测试之后，参与者与iCub进行了一次特意设计的互动，机器人在此期间展现出类似人类的行为，目的是增强参与者对iCub的意图归因，互动结束后参与者进行了D二次意图立场测试，后与iCub一同执行了联合任务块，以此来测试增加意图归因是否会促进SoJA的形成。这两个实验的详细过程不仅揭示了意图归因在人机互动中的重要性，而且还通过行为和神经生理数据为我们提供了SoJA形成的深刻见解。

在这项研究中，科学家们使用了时间间隔估计任务（如图2）和脑电图（EEG）（如图3）来评估人们在与机器人合作时是否能感受到共同代理感（Sense of Joint Agency, SoJA），以及这种感觉是否受到人们对机器人意图归因的影响。

实验1的发现：

a时间间隔估计任务：当机器人没有被特别介绍为有意图的代理时，参与者在单独操作（solo）和作为确认者（confirmer）时，对动作和随后的听觉反馈之间的时间间隔估计比作为移动者（mover）角色时更短。这表明，没有强调机器人的意图时，参与者并没有与机器人形成共同代理感。在认为机器人有意图的情况下，参与者的大脑在处理机器人和自己产生的听觉结果时表现出类似的连接性模式，这可能有助于形成SoJA。

b.ERP分析：在solo角色中，N100波幅大，而在mover角色中小。N100波幅的大小反映了大脑对听觉刺激的早期处理。较大的N100波幅通常与更强的神经反应相关，这可能意味着参与者对自己的动作产生的听觉结果有更强烈的感知和处理。在这种情况下，较小的N100波幅可能表明参与者对机器人产生的结果的感知和处理较弱，这与他们没有形成SoJA的观点一致。

c.频谱分析：如图4，在solo和confirmer角色中，前额与颞叶区域在theta波段（4到7赫兹）的连接性增强，这可能与更好的注意力和预测处理相关。而在mover角色中，这种增强不明显，这可能反映了参与者对机器人动作的预测和感知处理较弱。

实验2的发现：

a.时间间隔估计任务：在通过一系列互动使参与者将机器人视为有意图的代理之后，所有角色中的时间间隔估计变得相同。这表明，在参与者认为机器人是有意图的代理时，他们与机器人形成了共同代理感。

b.ERP分析：即使在solo角色中N100波幅仍然大，但在confirmer和mover角色之间没有显著差异。这表明，当参与者认为机器人有意图时，他们对机器人行动产生的听觉结果的神经反应与自己行动产生的结果类似，这支持了SoJA形成的观点。

c.theta波段连接性：在solo角色中，前额与颞叶区域的连接性差异大，而在两个联合角色（confirmer和mover）之间没有显著差异。

当人们认为机器人是有意图的代理时，他们的大脑以类似的方式处理自己和机器人的行动结果，这有助于形成共同代理感。而当机器人被视为没有意图的机械时，人们对其产生的结果的感知和处理较弱，这会阻碍SoJA的形成。意图归因在人机交互中起着至关重要的作用，这些发现对于设计更自然、更富有成效的人机协作环境具有深远的意义。 展望未来，未来的研究可以探索不同类型的任务和社交背景如何影响SoJA的体验。例如，不同的任务结构或社交层次可能会改变个体对SoJA的感知。此外，研究应考察除情感表达外，其他方式的意图归因操纵是否也能有效地影响SoJA的形成。这可能包括通过言语指令等非交互性手段来调整人们对机器人意图的感知。这些发现不仅为理解人类如何与机器人合作提供了新的视角，也为设计更具包容性和协同性的人机交互系统指明了方向。