鄧士昌 林子涵 陸昱謙 李象千

(1 上海對外經(jīng)貿(mào)大學工商管理學院, 上海 201620) (2 上海七印信息科技有限公司, 上海 200080)(3 上海體育大學心理學院, 上海 200438)

1 引言

隨著人工智能(Artificial Intelligence, AI)和機器人技術(shù)的飛速發(fā)展, 其對人類生活的影響日益深入。無論是實體還是虛擬的, 各種機器人都被賦予了先前難以想象的功能, 如自然語言交流、面孔和行為識別、社會和情感互動等。更值得注意的是, 它們?nèi)栽谝詣?chuàng)新且高速的方式蓬勃發(fā)展著。當前的生活環(huán)境是如此智能化, 即便對年齡最小的孩子來說, 這些技術(shù)也在深刻影響著他們學習、生活和玩耍的方式。今天的兒童將會成長為從小就浸潤在智能科技中的一代人, 他們與機器人的關(guān)系將會與前幾代人有著根本不同(Pashevich,2022)。于是這引發(fā)了一個重要問題：孩子們與機器人的交互模式是否和成年人一樣呢？答案顯然是否定的：兒童的身心發(fā)展尚未成熟, 他們在與機器人產(chǎn)品交互時表現(xiàn)出了獨特的心理屬性和認知特點(Langer et al., 2023)。因此, 專門研究兒童與機器人產(chǎn)品的互動特征顯得尤為必要。

近年來, 越來越多的人機交互研究者開始關(guān)注兒童這一特殊的用戶群體, 涌現(xiàn)了許多有關(guān)兒童與機器人互動(CRI, Child-Robots Interaction)的研究成果。本文旨在提供一個敘述性的總結(jié)框架,提出可以按照兒童對機器人的認識、兒童與機器人的互動, 以及這種互動對兒童發(fā)展的影響三個過程對CRI 領(lǐng)域的研究成果進行梳理。本文提出的過程模型符合機器人社會性存在理論(Robot Social Presence, Chen, Liu et al., 2023)。首先, 兒童需要觀察和探索機器人, 建立對機器人的初步印象, 并由此產(chǎn)生對機器人的理解和態(tài)度。然后,兒童會和機器人展開交往、合作、教導等行為互動, 并與機器人發(fā)生親昵、互助和依戀等情感交流,從而與機器人建立關(guān)系、發(fā)展信任。最后, 兒童與機器人的互動會塑造他們的認知、學習和社會性發(fā)展, 最終影響兒童的成長和同伴關(guān)系的建立。

按照Onnasch 和Roesler (2021)提倡的分類法,人機交互研究需要考慮人類特征、機器人特征和交互時的場景特征。本文將遵循這一建議, 在上述過程模型中考察兒童的特征(如年齡、性別、家庭和教育、文化背景等)、機器人的特性(如外觀、擬人化程度、自主性程度等)以及兩者交互時的場景特征(如監(jiān)護人和同伴的存在、教育或娛樂用途等)在CRI 中的作用。這種分析將有助于理解兒童與機器人的互動過程和特征, 以及這種互動對兒童發(fā)展的影響。同時, 這也將有助于為如何優(yōu)化面向兒童的機器人產(chǎn)品的設(shè)計和制造提供更有針對性的建議, 以更好地滿足不同兒童的需求, 并幫助他們在與機器人的互動中實現(xiàn)更佳的學習和發(fā)展。

2 兒童對機器人的認識

描述兒童與新奇事物互動的數(shù)字游戲框架(Digital Play Framework, Bird & Edwards, 2015)和兒童參與行為框架(Children’s Engagement Behaviour Framework, Rennie & Howitt, 2020)都提出認識行為(Epistemic Behavior)是兒童初遇新事物的起點,即兒童首先要了解“這個東西是什么？” 結(jié)合這一框架, 本文將兒童對機器人這一新物件的認識分為三個過程, 即觀察、探索和理解。觀察是指兒童通過感官對機器人的形態(tài)、顏色、動作等外部特征進行感知, 以此建立對機器人的初步的印象。探索是指兒童結(jié)合自身興趣和需求, 通過指導和操作, 開始了解機器人的工作原理、用途和行為模式等。相較于觀察階段, 探索階段主要涉及摸索和實踐的過程, 這個過程不僅包含了外部指導, 同時也受到兒童的內(nèi)在動機和主動性的影響。最后, 理解階段可以被視為一個更深層次、更內(nèi)化的過程。在這個階段, 兒童通過整合在前兩個階段收集的信息和經(jīng)驗, 形成對機器人的深入理解和全面認識。例如, 兒童能夠預(yù)測機器人在特定情境下的行為, 或者兒童已經(jīng)理解到機器人是如何完成任務(wù)的, 以及機器人的能力和局限在哪里。總的來說, 這種觀察、探索和理解的過程不僅是兒童認識機器人的基礎(chǔ), 也是兒童與機器人開展進一步互動的前提。

上述兒童對機器人的認識過程可以在社會認知理論中找到依據(jù), 該理論認為, 人們通過觀察和互動來建立對周邊事物的認知和理解(Gelman,2009)。兒童對機器人的認識過程就是通過觀察機器人的外形和行為, 并探索機器人的特點和功能,從而逐漸形成對機器人的理解和態(tài)度。在這一過程中, 兒童不僅僅是被動地接受與機器人有關(guān)的知識, 而是積極主動地建構(gòu)與機器人有關(guān)的概念(Charisi, Malinverni, et al., 2020)。因此, 研究兒童對機器人的認識過程, 是更好地了解兒童與機器人互動本質(zhì)的第一步。

2.1 兒童對機器人的觀察

兒童通常對新奇事物充滿好奇心, 而機器人作為一種新興科技, 往往能引起他們的興趣。van Straten 等(2020)提出的兒童與機器人互動的S-O-R 框架認為, 機器人在外觀上的視覺特征是孩子們在認識機器人過程中首先感知到的信息,因此往往給予兒童深刻的第一印象。機器人的視覺特征包含很多要素, 最先被兒童關(guān)注到的是擬人化特征(Tung, 2016)。擬人化特征指機器人與人類的相似程度。研究發(fā)現(xiàn), 7～14 歲兒童對小型人型機器人NAO 的感知會隨著機器人擬人化程度的變化而顯著波動, 適當?shù)臄M人化特征能夠提高兒童對機器人的接受程度(Barco et al., 2020)。但是, 相對于年幼的孩子, 9 歲以上的兒童表現(xiàn)出了“恐怖谷”效應(yīng)(Uncanny Valley), 認為過于類人的機器人會讓他們感到毛骨悚然(Brink et al.,2019)?？梢? 對于年長兒童而言, 機器人的擬人化也不可太過逼真。除擬人化特征外, 兒童還會注意到機器人的顏色、形狀和性別等整體外觀。對7 歲兒童的研究結(jié)果表明, 孩子們更喜歡具有邊緣圓潤光滑、身體緊湊敦實的機器人的外觀,同時兒童首選的機器人主色調(diào)是藍色, 可能是因為這是一種與積極情緒狀態(tài)、信任和穩(wěn)定性相關(guān)的顏色(Oros et al., 2014)。并且, 不同年齡的孩子表現(xiàn)出了對機器人的性別偏好差異：3～8 歲的兒童在與擁有性別特征的機器人NAO 的互動中遵循性別隔離：他們更喜歡與同性機器人互動; 而年齡較大的兒童(9～12 歲)對機器人性別的偏好差異則不顯著(Sandygulova & O’Hare, 2018)。

作為一種新穎的認知對象, 機器人并不是不聲不響地任由兒童擺弄, 它們會傳遞社交線索。對人形機器人Robi 和可愛雛雞形機器人Keepon進行實驗的結(jié)果表明, 在第一次相遇和短期互動期間, 機器人最初的行為會影響兒童對其的看法(Haring et al., 2016)。研究發(fā)現(xiàn), 機器人所展示的面部表情、語言音色和行為動作等社交線索極大地影響了機器人的社交能力和兒童對其的偏好(Tung, 2016)。首先, 在兒童對機器人的感知中,機器人對兒童進行面部表情反饋會使兒童表達出更加積極的探索熱情, 并且使得兒童在與機器人的交互中體會到更多的樂趣(Cameron et al.,2018)。對9～14 歲兒童的研究發(fā)現(xiàn), 當類人機器人Furhat 展示快樂表情時, 兒童更容易認為機器人是可信、喜歡和有能力的; 而當機器人展示憤怒表情時, 兒童則更容易認為機器人是不可信、不喜歡和沒有能力的(Calvo-Barajas et al., 2020)。其次, 相較于使用面部互動的機器人, 兒童更喜歡與其進行身體互動的機器人。研究發(fā)現(xiàn)對5～6 歲的兒童而言, 與實體類人機器人NAO 的肢體和語言接觸會改善他們的情緒, 并增進其對機器人的態(tài)度(Conti et al., 2019)。對7 歲兒童進行的實驗發(fā)現(xiàn), 外向型社交機器人Pepper 使用的積極語言表達和輕快短促、聲調(diào)更高的音色, 會引起兒童更多的關(guān)注和喜愛(Jewell et al., 2019)。最后, 機器人的行為線索也會影響兒童對其的友好程度。例如, 在互動過程中, 人形機器人Alpha 能通過眼球運動(眼部燈的閃爍和色溫變化)和身體動作吸引兒童(Dou et al., 2022)。

總結(jié)來看, 在兒童對機器人的觀察中, 機器人的視覺特征會給兒童留下深刻的第一印象, 兒童更喜歡擬人化的機器人, 但對年長兒童來說,過度擬人化也會帶來“恐怖谷”效應(yīng)。同時, 機器人表現(xiàn)出的面部表情、語言音色和行為動作等社交線索能夠影響吸引兒童的注意, 使得兒童對其產(chǎn)生興趣和好感。

2.2 兒童對機器人的探索

在兒童觀察了機器人的視覺特征和社交線索,并建立了對機器人的初步的印象后, 他們就會展開對機器人的進一步探索, 通過對機器人的摸索和實踐來了解其功能和行為模式。首先, 這種探索通常從簡單易行的任務(wù)開始。在研究中, 4～6 歲的兒童被引導與遙控社交機器人Tega 進行簡單的對話, 如講故事; 兒童發(fā)現(xiàn)如果機器人的故事水平與他們的語言能力相匹配, 他們就更容易與機器人建立關(guān)系, 而且更愿意模仿機器人的詞匯和短語(Kory-Westlund & Breazeal, 2019a)。類似地,關(guān)于8～13 歲兒童與社交機器人Miko 之間初次互動的研究發(fā)現(xiàn), 一些相對容易、互動性強的“開箱”任務(wù)(例如問答環(huán)節(jié)、賽跑或球類游戲等)可以幫助兒童更好地理解機器人的功能和特點, 并提高他們對機器人技術(shù)的認知和接受度(Lee et al.,2022)。在此過程中, 兒童在探索機器人時更喜歡基于自己的需求和興趣, 而不是按照固定的時間表或任務(wù)流程進行。對6～11 歲兒童的研究發(fā)現(xiàn),相對于桌面社交機器人Haru 的“介入”, 兒童更喜歡在與機器人協(xié)作解決的任務(wù)中自主選擇是否需要機器人的幫助(Charisi, Gomez, et al., 2020)。可見,這種自愿互動方式可以更好地激發(fā)兒童的興趣和主動性, 從而提高他們對機器人的探索欲望。

上述探索過程會受到外界情境的影響。其中,最重要的情景因素是成年人的引導, 因為對兒童,尤其是低齡兒童而言, 他們對機器人的初次探索幾乎都是在成年人的陪伴下進行的。研究發(fā)現(xiàn),成年人對機器人的介紹在很大程度上影響了兒童對其的探索行為：如果讓成年人在機械臂式機器人與5～16 歲的兒童互動之前, 首先對機器人采取積極的介紹, 那么在經(jīng)過成年人的積極介紹后, 兒童對機器人的幫助行為會顯著增加。該研究采用“光環(huán)效應(yīng)”來解釋這種現(xiàn)象, 認為給兒童設(shè)置一種期望會讓他們對與機器人互動時保有積極的體驗和期待(Beran, Ramirez-Serrano, Kuzyk, Nugent et al., 2011)。并且, 3～7 歲的兒童在聽取了成年人把社交機器人Tega 介紹為一種社交伙伴(而不是類人機械)的描述后, 他們會更頻繁地注視機器人的臉部和眼睛, 而且會對機器人更加健談(Kory-Westlund et al., 2016)。研究也發(fā)現(xiàn)在兒童和機器人初次接觸時, 他們的交互模式受到媒體中出現(xiàn)的機器人形象和家長對機器人的描繪的影響：如果外界對機器人的描繪是積極的, 則這種對愉快互動期待會延續(xù)到兒童與機器人的實際交往中,反之, 兒童就會在互動開始時對機器人持謹慎態(tài)度(Brunick et al., 2016)。在調(diào)查兒童與Amazon Alexa,Google Home, Cozmo 等一系列商業(yè)社交機器人互動后, 研究發(fā)現(xiàn)3～10 歲的兒童需要機器人給予理解性的反饋, 這樣機器人才會對兒童保持吸引力;而主持人和父母在幫助兒童重新進行措辭或提煉他們的問題時起到了關(guān)鍵作用, 使得兒童與機器人交流更加積極和順利(Druga et al., 2017)。

總的來說, 在兒童對機器人的探索過程中,他們會通過與機器人進行簡單的互動來了解其功能, 隨后在自主的探索中進一步了解機器人的用途, 最后在成人的引導下, 他們會開始摸索機器人的行為, 從而深化對機器人的認識。因此, 為兒童提供適當?shù)娜蝿?wù)和探索方式, 并通過積極引導營造良好的交互氛圍, 是促進兒童對機器人產(chǎn)生良性認識的重要途徑。

2.3 兒童對機器人的理解

在觀察和探索后, 兒童會逐漸形成對機器人的理解, 產(chǎn)生“機器人是什么？”的認識?？偟膩碚f,兒童對機器人的認識是模糊且態(tài)度友好的。研究發(fā)現(xiàn), 兒童在3 歲時就對機器人產(chǎn)生了強烈的擬人化傾向：年幼的孩子通常不會將機器人視為運行計算機程序的機電設(shè)備, 而是將它們視為一種生命系統(tǒng), 或者至少會保持機器人具有栩栩如生的特征的錯覺(Belpaeme et al., 2013)。進一步研究發(fā)現(xiàn), 在稍年長一些的兒童(7～10 歲)對機器人的認知中, 機器人被認為既不是有生命的也不是無生命的, 它們是兒童自身可能會與之形成社會關(guān)系的實體(van Straten et al., 2020)。關(guān)于5～7 歲兒童對機器人(相對于人類)的自由選擇歸因研究發(fā)現(xiàn), 在道德中性的場景中, 兒童給予機器人和人類相似程度的自由選擇歸因, 相對地成年人更傾向于將自由選擇歸因給人類(Flanagan et al., 2021)。這些發(fā)現(xiàn)揭示了兒童對機器人的理解是不清晰的,并且對機器人的認識在不同的年齡和認知發(fā)展階段會有所不同。

為什么兒童會對機器人持這種理解？元分析認為兒童在不同年齡階段的認知能力差異顯著,因此年齡是影響兒童對機器人理解的首要因素(Stower et al., 2021)。皮亞杰的認知發(fā)展階段理論指出, 兒童的認知發(fā)展過程可以分為感知運動階段、前運算階段、具體運算階段和形式運算階段,在不同發(fā)展階段中兒童的認知和行為有著質(zhì)的不同(蔣柯, 李其維, 2020)。感知運動階段和前運算階段的兒童尚未獲得守恒性、群體結(jié)構(gòu)思維等認知技能, 因此更加年幼的兒童普遍持有“萬物有靈論” (Animism), 他們會傾向于賦予無生命物體以生命和意識(Beran, Ramirez-Serrano, Kuzyk,Fior et al., 2011)。許多研究表明, 年幼的兒童很難區(qū)分機器人是否具有生命, 而年長的兒童則有較為清晰的認知, 并且這種認知在觀察機器人運行和與機器人互動的過程中是逐漸加強的(Cameron et al., 2017; Okanda et al., 2021)。反映到兒童對機器人的理解中就會發(fā)現(xiàn), 處于感知運動階段和前運算階段的兒童對機器人的認知是不充分的, 這會導致更年幼的兒童會更加接受機器人, 更加愿意與機器人進行互動, 并將其視為社會伙伴(Burdett et al., 2022)。

隨著年齡的增長, 兒童的認知發(fā)展進入了具體運算階段和形式運算階段。在這兩個階段, 兒童對機器人理解開始呈現(xiàn)更復雜的特征, 他們不再將機器人簡單地看作具有生命的實體, 而是開始理解機器人的工作原理和功能; 他們也開始認識到機器人的智能并非自然而生, 而是由人類設(shè)計和編程賦予的(Jung & Won, 2018)。同時, 年長兒童的社會性認知也影響了他們與機器人的互動方式, 他們期望機器人表現(xiàn)出更多的社會性行為, 如情感反應(yīng), 人性化的溝通方式等(Kahn et al., 2012;Kim et al., 2018)。此外, 這個階段的兒童開始能夠理解機器人的道德和倫理問題, 如機器人的權(quán)利,人類對機器人的責任等(Woo et al., 2021)。

對年長兒童而言, 性別差異開始逐漸影響兒童對機器人的理解。對8～14 歲兒童進行的實驗研究測量了他們對不同擬人程度機器人圖片的感知,發(fā)現(xiàn)兒童對人形機器人的認知和態(tài)度并沒有明顯的年齡差異, 但是男孩對機械化外觀的機器人興趣明顯高于女孩, 而女孩則更加喜歡高度擬人化的機器人(Tung, 2011)。類似的測量研究發(fā)現(xiàn)：隨著年齡成長, 8～11歲兒童對機器人的友好性感知出現(xiàn)了性別差異。女孩更喜歡具有可愛或舒緩特征的機器人, 而男孩更喜歡與戰(zhàn)爭有關(guān)的機器人(Cheng et al., 2017)。進一步的研究認為, 這可能是由于女孩在長期互動的友誼情景中對親密度和聯(lián)盟的評價要高于男孩, 因此女孩通常比男孩更加看重機器人的社會性(Kory-Westlund et al., 2018)。

綜上所述, 年幼的兒童往往將機器人視為生命系統(tǒng), 或?qū)⑵滟x予生命和意識, 這與其認知能力和認知發(fā)展階段有關(guān)。隨著年齡的增長, 兒童對機器人的理解逐漸清晰。年長的兒童更能區(qū)分機器人與有生命的實體的差異, 同時性別也開始影響兒童與機器人對機器人的理解和態(tài)度。

3 兒童與機器人的互動

在兒童接觸并認知了新事物后, 他們接下來的行為通常會是與之互動、嘗試探索和玩耍, 深入理解“我能用這個東西做什么？” (Bird &Edwards, 2015; Rennie & Howitt, 2020) 在人機交互領(lǐng)域, van Straten 等(2020)以及 Onnasch 和Roesler (2021)的研究框架都認為人機互動的過程可以從人們與機器人的交往和他們對機器人的反應(yīng)來描述, 并且, 兒童與新事物的互動都可以視為一種游戲過程(Wynberg et al., 2022)。據(jù)此本文推測, 在互動階段, 兒童首先會與機器人進行游戲般的社會交往, 然后對機器人產(chǎn)生伙伴般的情感和依戀。但值得注意的是, 兒童與機器人的關(guān)系并非總是融洽的, 兒童對機器人也會產(chǎn)生一些負面行為(Yamada et al., 2020)。

這一兒童與機器人的互動過程是符合具身認知理論的。具身認識是兒童認識世界的重要方式,雖然當今人工智能技術(shù)的發(fā)展改變了兒童與傳統(tǒng)物品的交互形態(tài), 但與主要通過符號系統(tǒng)和抽象思維來認識世界的成年人不同, 兒童在本能上仍然是通過親身經(jīng)歷和感官體驗來認識世界的(葉浩生 等, 2020; 陳巍 等, 2021)。當前的社交機器人功能強大, 能較好地擬態(tài)人類行為(張鉞, 2022),因此當兒童與機器人進行社會性交往時, 他們往往將這種交往視為與現(xiàn)實世界中的人或物體的互動, 從而將機器人視為具有社會屬性的實體; 進一步地, 這種互動過程使得兒童能夠與機器人建立聯(lián)系, 并在情感和認知層面上與之產(chǎn)生交流(Peter et al., 2021)。同時, 兒童試圖通過身體和感官系統(tǒng)來理解和適應(yīng)新技術(shù)的挑戰(zhàn), 在此過程中,兒童可能會受各種因素影響, 對機器人出現(xiàn)負面行為。接下來, 本文將從上述三個方面考察兒童與機器人的互動過程。

3.1 兒童與機器人的社會交往

如前所述, 兒童對機器人的認知不如成年人清晰, 年幼的兒童甚至無法區(qū)分機器人是否具有生命特征。但正是由于這種認知的模糊性, 兒童并不會像成年人一樣對機器人產(chǎn)生諸如隱私、安全、人際關(guān)系等方面顧慮, 而是更多地出于單純的好奇或享樂態(tài)度來接近機器人(Burdett et al.,2022)。由于孩子們對機器人的使用和存在持有更加開放的態(tài)度, 并且對機器人的接受度也更高,因此機器人在家庭中可以作為兒童的伴侶, 在游戲場景時通常也被兒童視為是自己的伙伴(de Jong et al., 2022; Michaelis & Mutlu, 2017)。許多研究發(fā)現(xiàn), 兒童會在和機器人的互動中與之形成親社會聯(lián)系。例如, 5 歲的兒童在與機器人互動時關(guān)心機器人如何看待他們, 并更加樂于向互動性的機器人 Sota 做出分享行為(Okumura et al.,2023)。對5～16 歲兒童與臂式人臉機器人的互動研究發(fā)現(xiàn), 兒童會幫助無法到達目標位置或者需要拾起掉落物品的機器人, 而且兒童能分辨哪些機器人需要幫助, 以及如何幫助這些機器人(Beran,Ramirez-Serrano, Kuzyk, Nugent et al., 2011)。對3～4 歲兒童幫助小型類人機器人NAO 的歸因研究發(fā)現(xiàn), 低齡兒童對機器人的同情程度取決于機器人尋求幫助的行為, 而不是機器人的擬人特征,也即無論兒童認為機器人有無生命, 他們都愿意幫助它們, 這可能與兒童天然的利他主義傾向有關(guān)(Martin, MacIntyre et al., 2020; Martin, Perry et al.,2020)。這種兒童與機器人形成親社會聯(lián)系的原因也揭示了設(shè)計面向兒童的社交機器人的一個重要問題：在兒童與機器人互動時, 機器人行為對兒童的影響是相當顯著的, 兒童如果觀察到機器人是強親社會類型的, 那兒童自身也會表現(xiàn)出更多的親社會行為(Peter et al., 2021; Tolksdorf et al., 2020)。

進一步地, 研究發(fā)現(xiàn)在兒童與機器人的互動中, 兒童會認為機器人是一個不錯的朋友, 而不是玩具。例如, 與獨自玩耍相比, 8 歲和12 歲的孩子們更喜歡和社交機器人iCat 一起玩, 同時, 孩子們與機器人玩耍時在非語言行為方面的表現(xiàn)力比單獨玩耍時更強(Shahid et al., 2014)。有研究調(diào)查了10～12 歲兒童和父母對和家用社交機器人互動時的不同偏好, 發(fā)現(xiàn)孩子們除了與機器人進行學習和玩耍外, 還對和機器人進行深度社交更加感興趣; 兒童認為機器人可以傾聽和同情他們,因此更加愿意對機器人袒露心聲, 這可能是由于兒童認為機器人能夠提供中立、可信任的關(guān)系(Cagiltay et al., 2020)。研究也發(fā)現(xiàn)在社會交往中,7～10 歲的兒童很喜歡機器人NAO 的提問和機器人有關(guān)自己的喜好和恐懼等私人信息的自我披露,這使得兒童認為機器人擁有認識透視(cognitive perspective-taking)和換位思考的能力和同理心(van Straten et al., 2022a)。但是在此過程中, 增加兒童與機器人的互動頻率和保持機器人的自主性非常重要。例如, 對9～12 歲兒童與社交機器人Furhat的虛擬版本的重復互動對其態(tài)度的影響研究發(fā)現(xiàn),相對于首次互動, 兒童對虛擬機器人的能力信任和親密感隨著互動次數(shù)的增加而增加(Calvo-Barajas& Castellano, 2022)。同時, 對7～10 歲的兒童來說,如果讓他們觀察到機器人NAO 的行為是由遠程操作員控制的, 則他們對機器人的自主性和擬人化感知會降低, 從而影響了兒童對機器人的的信任程度和社交意愿(van Straten et al., 2022b)。

總之, 由于兒童對機器人的認識不如成年人充分, 因此他們愿意與機器人進行深入的社會交往, 這使得機器人可以成為兒童的伙伴。但是, 兒童希望與之做朋友的機器人是熟悉、擬人且自主的, 所以, 設(shè)計面向兒童的社交機器人需要仔細考慮機器人的特征和行為。

3.2 兒童對機器人的情感和依戀

隨著兒童與機器人交往的逐漸深入, 兒童有可能會對機器人這位社交伙伴產(chǎn)生更多的、更深層次的情感和依戀。第一, 兒童會對機器人表現(xiàn)出撫摸、擁抱等親昵行為, 就像對待真實的寵物或人類一樣。研究發(fā)現(xiàn), 在7～9 歲的兒童與機器狗AIBO 交互的過程中, 兒童會對機器狗做出親熱的舉動例如撫摸、抓撓、親吻和擁抱, 他們認為AIBO 可以成為朋友; 而在生物狗作為對照組的實驗中, 盡管有兒童認為機器人沒有生物屬性,但很多兒童仍然肯定AIBO 具有精神狀態(tài)和社會性, 這表明兒童在知曉AIBO 是人工制品的認知并沒有阻止他們從社會性的角度來看待機器狗(Kahn et al., 2013)。第二, 兒童會保護機器人, 研究發(fā)現(xiàn)當陌生成年人靠近小型人形機器人Keepon時, 3 歲左右的兒童會試圖將它藏起來, 表現(xiàn)出對機器人的保護欲(Kozima et al., 2009)。同時, 兒童還會向機器人求教, 研究發(fā)現(xiàn)7 歲和12 歲的兒童和機器人的游戲和互動并不是簡單的玩耍, 孩子們還會向這位“朋友”學習知識和技能, 這表明兒童對機器人有相當程度的情感認同(Constantinescu et al., 2022)。第三, 兒童會向機器人尋求情感交流和慰藉, 表現(xiàn)出對機器人的依戀。研究發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)10 歲左右的兒童(樣本的90.2%)表示如果他們獨自在家時有機器狗AIBO 的陪伴會感覺更好,但是成年人對此的態(tài)度卻比較冷淡, 這表明兒童對機器伴侶有著特殊的情感依戀(Weiss et al.,2009)。同時, 4 歲左右的兒童會對機器人表現(xiàn)出類似于對待真實生物的情感反應(yīng), 如親近、信任和依賴, 而且兒童還可能會與機器人分享故事和秘密等活動, 并將機器人視為自己的密友(Borenstein &Pearson, 2013)。第四, 兒童甚至還會“嫉妒”機器人與其他人的交往, 研究發(fā)現(xiàn)在對機器人的照顧游戲中, 兒童會發(fā)展出對機器人的依戀; 然而, 當兒童意識到機器人對其他孩子也做出與對自己相同的反應(yīng)時, 兒童會感到不滿, 因為他意識了到他們之間的關(guān)系并不是獨特的(Law et al., 2022)。

在兒童與機器人發(fā)展情感和依戀關(guān)系時, 他們表現(xiàn)出了文化背景差異。有研究讓荷蘭和巴基斯坦的8～12 歲兒童與社交機器人iCat 進行紙牌游戲, 結(jié)果發(fā)現(xiàn)巴基斯坦兒童更加熱情, 擁抱和觸摸機器人的次數(shù)要多于荷蘭的兒童; 同時, 巴基斯坦兒童對機器人抱有更高的期望, 并且表示出更多積極的暗示。這其中固然有巴基斯坦兒童平時與機器人接觸相對較少、他們對于新奇的事物相對積極的原因有關(guān); 然而, 研究者也認為文化因素的影響同樣重要：荷蘭兒童有著明顯的個人主義傾向, 但是巴基斯坦兒童更加集體主義,他們更在意團隊協(xié)作和群體目標, 因此他們在集體任務(wù)中對機器人的友好互動更多(Shahid et al.,2014)。此外, 在調(diào)查用于糖尿病自我管理的社交機器人時發(fā)現(xiàn), 與8～11 歲的荷蘭兒童相比, 10～14歲意大利兒童對待機器人持有更加開放的態(tài)度,他們與機器人互動的文本中包含更多情感表達和更有表現(xiàn)力的詞匯, 在身體行為上也更加接近和更頻繁地觸摸機器人; 由于兩組兒童年齡接近,因此研究者認為這可能是由于意大利文化更鼓勵在社交時表現(xiàn)外向和熱情(Neerincx et al., 2016)?？梢? 兒童對機器人的情感互動受到了他們所成長的文化環(huán)境的塑造。

綜上, 由于兒童對機器人持模糊認知和開放態(tài)度, 兒童會在與機器人互動時對它們表現(xiàn)出親昵行為、保護欲望、求教傾向乃至情感交流和依戀。這一過程不僅受到兒童的年齡、機器人的特征和互動環(huán)境的影響, 兒童自身所處的文化環(huán)境也是值得考慮的重要因素。

3.3 兒童對機器人的負面行為

值得注意的是, 兒童對待機器人并不總是如同對待親密朋友一般, 研究證據(jù)表明, 兒童在與機器人互動時也會出現(xiàn)一些對機器人的負面行為。有研究在日本大阪的一個商場布置了傳感器,發(fā)現(xiàn)在父母不在身邊且周圍行人較少時, 5～9 歲的兒童會更長時間地待在人形機器人周圍。如果此時有更多的兒童在場時, 他們就更容易對機器人進行虐待(abuse), 例如阻礙機器人的移動, 甚至辱罵、打擊、踢和/或推倒機器人。即使機器人要求他們停止這種不良行為, 他們通常也會忽略這個請求, 直到他們感到無聊或者他們的父母制止了他們(Br??i? et al., 2015)。對5～9 歲兒童對該類人形機器人施加虐待的歸因研究發(fā)現(xiàn), 大多數(shù)兒童參與虐待是因為他們好奇機器人對此行為的反應(yīng), 他們其實并沒有傷害機器人的意圖; 但是,也有部分兒童在認為機器人是一個類人實體的情況下, 仍會對機器人采取虐待。這可能是由于這些兒童缺乏同理心, 他們認為機器人能夠感知他們的虐待行為, 但他們享受虐待機器人的過程,正如有些孩子會虐待小動物一樣(Nomura et al.,2016)。進一步的研究也發(fā)現(xiàn)其他在場的兒童可能是目標兒童對機器人采取虐待的事先刺激因素,并且當其他兒童參與該行為時, 目標兒童對機器人的虐待會重復發(fā)生并逐漸升級。研究者認為類似于對人類的欺凌, 兒童對機器人的虐待行為存在著相互模仿和相互升級, 這可能是由尋求同伴稱贊的欲望引起的(Yamada et al., 2020)?？梢? 兒童對機器人的負面行為會受到兒童的同伴壓力和從眾心理的影響。

研究者認為, 在沒有外界干預(yù)的狀態(tài)下, 兒童出現(xiàn)對機器人的負面行為是“自然”的。因為兒童經(jīng)常與機器人玩耍, 并尋求安慰和陪伴, 而機器人往往被設(shè)計為按照兒童的意愿行事, 沒有自己的“脾氣”, 其結(jié)果就是, 兒童不需要考慮機器人的社交興趣和需求, 這種情況可能會導致兒童與機器人形成主仆關(guān)系。這種關(guān)系可能會導致不利的兒童與機器人關(guān)系的發(fā)展結(jié)果, 例如兒童可能會對機器人施加暴力或虐待, 甚至兒童可能會將機器人視為自己的奴隸, 并期望它們無條件地服從自己的命令。長此以往, 這種兒童與機器人的主仆關(guān)系可能會阻礙兒童與其他人類和動物建立健康的社交關(guān)系, 并導致孤獨和隔離, 而且兒童可能會過度依賴機器人, 并失去與現(xiàn)實世界互動的能力(Kahn et al., 2013)。因此, 要干預(yù)兒童對機器人的負面行為, 一方面可以讓機器人“反抗”,使得兒童意識到機器人并不是被動地服從自己,它們也有自己的意愿。有研究開發(fā)了一個統(tǒng)計模型來預(yù)測兒童虐待類人機器人的可能性, 并使機器人在虐待發(fā)生之前逃脫; 場地實證證明了這一策略可以有效降低兒童對機器人虐待事件的發(fā)生率(Br??i? et al., 2015)。另一方面, 家長和其他成年人應(yīng)該及時制止兒童對機器人的負面行為, 使得兒童意識到辱罵和推搡機器人并不是值得稱贊的行為(Sanoubari et al., 2021)。

總體來看, 由于兒童尚未發(fā)展出成熟的認知模式和判斷能力, 他們有可能會將順從的機器人視作為自己的仆人。在同伴之間存在相互模仿時,兒童很容易被周邊環(huán)境卷入, 從而采取不良的方式來對待機器人。這時候, 就需要讓機器人被設(shè)計得會回應(yīng)兒童的負面行為, 同時家長也要及時干預(yù), 使得兒童對機器人能夠保持友善。

4 與機器人互動對兒童發(fā)展的影響

與周圍環(huán)境的互動是兒童成長過程中的關(guān)鍵影響因素, 機器人作為一種新興技術(shù), 已經(jīng)融入兒童的成長環(huán)境之中, 并成為了兒童學習和生活中的一個重要組成部分(毛憶晨 等, 2022)。如前所述, 兒童常常會把人類特征賦予各種物體, 在這種情況下, 社交機器人在兒童生活中充當著類似于想象中的伙伴和擬人化物體的角色。然而,與傳統(tǒng)的玩具或玩偶相比, 機器人能夠更好地模擬伙伴這一角色, 更充分地與兒童“互動”。研究表明, 兒童會將機器人當作學識淵博且信息豐富的對話者和信息提供者, 并且兒童傾向于向具有敏感反應(yīng)能力的機器人進行學習, 而且機器人還會根據(jù)兒童的行為和反應(yīng)作出調(diào)整(Breazeal et al.,2016)?？梢? 通過提供豐富的互動和反饋, 機器人的各種表現(xiàn)會影響到兒童的發(fā)展。接下來, 本文將考察與機器人互動對兒童的認知、學習能力和社會性發(fā)展的影響。

上述三個方面的影響是一體三面的。認知發(fā)展理論指出兒童通過與環(huán)境的互動不斷調(diào)整和建立對世界的認知, 這個過程影響著他們的學習能力的發(fā)展; 而社會文化理論則強調(diào)了學習是一個社會性的過程, 通過與他人的互動和反饋, 兒童能夠習得更高的心理功能(王光榮, 2014)。如前段所述, 機器人能夠為兒童提供有趣的、充滿反饋的社會性互動。在與機器人的互動過程中, 兒童能夠模擬現(xiàn)實世界的場景, 鍛煉問題解決和決策能力。同時, 機器人可以通過適時的反饋和引導,幫助兒童更好地探索世界、學習新的知識和技能。此外, 機器人還可以模擬人際互動, 讓兒童在相對安全的環(huán)境中練習溝通、協(xié)作和解決問題的能力, 從而發(fā)展與人際關(guān)系相關(guān)的能力。因此在與機器人的互動過程中, 兒童能夠更好地在認知能力、學習能力和社會性發(fā)展方面取得進步, 這種發(fā)展過程是相互促進、相互依賴的, 顯示了兒童發(fā)展的內(nèi)在邏輯。

4.1 對兒童認知和元認知發(fā)展的影響

如前所述, 機器人作為一種有趣且高度交互的新奇事物, 可以提高兒童探索它們的興趣和參與度, 從而有助于提高兒童加工、儲存和提取信息的能力, 也即促進兒童的認知發(fā)展(Kálózi-Szabó et al., 2022)。首先, 機器人可以用有趣和吸引人的方式來呈現(xiàn)信息, 這有助于提高兒童的注意力。有研究設(shè)計了 5 個任務(wù)模塊, 并觀察了6～12 歲兒童與機器人NAO 在這些任務(wù)中的交互持續(xù)時間, 結(jié)果發(fā)現(xiàn)大多數(shù)孩子對機器人表現(xiàn)出了積極的參與度, 并且他們在完成第二至第四模塊任務(wù)中的時間顯著減少, 這表明兒童的注意力有所改善(Ismail et al., 2021)。其次, 機器人可以耐心地反復提供學習材料, 以增強兒童的記憶力。研究表明, 機器人可以多次重復特定的詞語或概念, 幫助小學和初中的孩子將這些信息編碼到他們的長期記憶中; 由于機器人可以在任何時間提供這些信息, 所以它們也可以幫助孩子們在合適的時候進行復習, 從而進一步加強兒童的記憶能力(Chu et al., 2022)。最后, 機器人可以提供一種創(chuàng)新的學習環(huán)境, 讓孩子們在探索和嘗試過程中提高問題解決能力。通過與社交機器人共同完成一項任務(wù), 兒童們需要思考、規(guī)劃并執(zhí)行方案; 這種學習方式可以提高孩子們的邏輯思維水平, 同時也能夠提高了他們處理信息、解決問題的能力(Anwar et al., 2019; Neumann, 2020)。

除了促進兒童的認知能力, 機器人也能提升兒童對自己思維過程的認識和調(diào)節(jié)能力, 也即促進兒童的元認知發(fā)展。有研究開發(fā)了一個名為KindSAR 的社交機器人項目用于輔助幼兒園的幾何教學, 該機器人可以監(jiān)測和記錄兒童在游戲任務(wù)中的表現(xiàn), 并向教育工作者和兒童提供詳細反饋。孩子們首先與機器人共同完成任務(wù), 并且要在一周后向尚未完成任務(wù)的孩子解釋這項任務(wù)的目標以及自己是如何完成的。量表測量結(jié)果表明,KindSAR 的反饋可以幫助兒童了解自己的表現(xiàn),從而提高他們在元認知知識、元認知調(diào)節(jié)以及情緒和動機調(diào)節(jié)上的測驗成績(Keren & Fridin,2014)。相關(guān)的回顧性研究也表明機器人可以通過提供具體和以學習者為中心的學習環(huán)境來促進元認知發(fā)展, 在與機器人的活動中, 兒童需要使用元認知策略來規(guī)劃、監(jiān)控和評估他們的學習過程,以便成功地引導機器人完成任務(wù), 由此, 兒童的自我監(jiān)控和評估等元認知技能得到了發(fā)展(?zkan& Toz, 2022)。

上述兒童認知與元認知能力的提升是在與機器人交互的關(guān)系構(gòu)建中形成的。兒童往往會學習和模仿機器人的行為(Itakura et al., 2008), 兒童在執(zhí)行任務(wù)之前與機器人接觸的次數(shù)越多, 他們就越有可能重復機器人的動作(Sommer et al.,2021)。并且兒童的模仿不會區(qū)分機器人的行為是否能達到目的, 即使兒童知道有更有效的策略來達成目的, 他們?nèi)栽敢獠扇∨c因果無關(guān)的行動(Schleihauf et al., 2021)。因此與表達成長心態(tài)的同伴式機器人互動可以對兒童的認知模式產(chǎn)生積極影響, 機器人可以通過展示積極的心態(tài)和行為來激發(fā)兒童的探索興趣和動力, 并幫助他們形成更積極、更有信心的思維模式; 同時, 機器人還可以提供個性化的反饋和支持, 幫助兒童克服挑戰(zhàn)并取得成功, 從而進一步鞏固他們的成長和發(fā)展心態(tài)(Park et al., 2017)。此外, 機器人還可以提供一種安全而無壓力的互動環(huán)境, 使兒童能夠在沒有任何風險的情況下嘗試新事物, 這種無壓力的環(huán)境有助于兒童保持積極性和好奇心, 并且有助于他們更快地發(fā)展各種認知技能(Ali et al., 2019)。

綜上, 由于機器人能提供一種有趣、積極、寬松且充滿反饋的互動情景, 這使得兒童愿意深入和長時間地專注于探索機器人, 并與機器人共同完成任務(wù), 這些與機器人的互動可以有效促進兒童認知和元認知的發(fā)展。

4.2 對兒童學習能力發(fā)展的影響

對兒童而言, 學習是他們成長中的重要內(nèi)容。兒童的學習能力是指他們掌握基本的知識和學習技能的能力, 如語言、數(shù)學和基本概念理解等, 兒童通過各個學科的具體學習來發(fā)展掌握基本知識和學習技能的能力, 這些學習能力反過來又成為了孩子們成功掌握學科知識、塑造思維模式的基礎(chǔ)(Sommer et al., 2021)。研究表明, 與機器人互動能夠增強兒童的學習能力。首先在語言能力上, 讓5 歲的兒童參與認識和簡單構(gòu)造機器人的課程后, 孩子們的識字能力得到了提高, 并且在與機器人互動時, 孩子們擴展了他們的術(shù)語,并使用更復雜的句子來解釋機器人的行為或解釋他們自己的想法(McDonald & Howell, 2012)。進一步研究也發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)的數(shù)字化教學手段(例如平板電腦)相比, 與小型類人機器人NAO 互動的孩子們更愿意參與講故事的任務(wù), 而且語言學習收益會隨著時間的推移而增加(Konijn et al.,2022)。其次在數(shù)學能力上, 研究證實了機器人作為教學工具對兒童的有效性, 特別是在數(shù)學教育方面, 與機器人進行互動可以重新激發(fā)兒童在高需求認知任務(wù)中的興趣, 從而提高算術(shù)測試的成績(Brown & Howard, 2015)。有研究也設(shè)計了一個機器人導師, 在對7～9 歲兒童的實驗中, 它可以針對兒童在解決基本加減法問題時所犯的錯誤進行反饋, 該機器人不僅可以自動檢測錯誤, 還可以識別錯誤類型并解釋如何避免這些錯誤。由于機器人導師比人類反應(yīng)更敏捷、介入更及時, 因此孩子們的算術(shù)能力得到了有效提升(Hindriks &Liebens, 2019)。最后在綜合學科能力上, 研究者設(shè)計了“兒童機器人劇場”, 讓類人機器人NAO、Robosapien 等加入傳統(tǒng)的STEM 教學, 參與實驗的兒童為5～11 歲; 在兒童設(shè)計的劇本故事里, 機器人按照角色參與表演, 兒童對于學習如何編程和制造機器人的興趣顯著提高, 并且可以更好地理解新技術(shù)的使用(Barnes et al., 2020)?？梢? 引入與機器人互動的教學模式為兒童提早接觸新技術(shù)如編程、機器控制和其他工程概念原理提供了良好的平臺, 從而有利于兒童科學素養(yǎng)的提高。

在培養(yǎng)兒童學習能力的過程中, 機器人不僅可以作為教師, 也可以作為學生。有研究利用教學中的門生效應(yīng)(protege effect), 讓兒童扮演教師向人形機器人NAO 傳授知識和技能, 而機器人作為學生與兒童進行對話。這種過程需要兒童對所學內(nèi)容進行深入的解釋, 并且需要他們在教學過程中不斷調(diào)整自己的表達方式, 以確保機器人能夠理解。在向機器人傳授知識后, 兒童得到了機器人的認可和反饋, 這種教學經(jīng)驗可以增強兒童對所學內(nèi)容的深入思考和記憶, 并提高他們的自信心和任務(wù)承諾(Jamet et al., 2018)。相關(guān)理論研究歸納了機器人在培養(yǎng)兒童學習能力上的4 個途徑：(1)通過編寫程序來控制機器人的行為, 兒童可以發(fā)展計算思維和邏輯思維能力, 并在實踐中學習創(chuàng)造性解決問題的能力; (2)通過與機器人互動,兒童可以在實踐中學習如何應(yīng)對不同的情境和挑戰(zhàn), 從而培養(yǎng)創(chuàng)造性解決問題的能力; (3)機器人可以提供一個具有挑戰(zhàn)性和激勵性的環(huán)境, 鼓勵學生嘗試新的想法和方法, 并促進他們的創(chuàng)造力發(fā)展; (4)機器人活動還可以促進學生的合作和溝通技巧, 這些技能也是創(chuàng)造性問題解決所必需的。在實踐中, 這些方面共同作用, 為學生提供了一個培養(yǎng)學習能力的良好環(huán)境(Gubenko et al., 2021)。

總之, 由于機器人有著高度的靈活性, 它們不僅能陪伴兒童學習、及時反饋兒童在解決問題中的錯誤, 而且還能反過來作為學生來學習兒童對知識的教學, 從而促進兒童對知識的深入理解?？梢? 機器人作為一種新的教育工具, 為促進兒童學習能力的發(fā)展提供了多種可能性。

4.3 對兒童社會性發(fā)展的影響

兒童的社會性發(fā)展是指兒童在成長過程中逐漸學會如何與他人建立關(guān)系、相互理解和合作的能力。如前所述, 兒童在與機器人互動過程中會收獲積極的反饋, 兩者之間會構(gòu)建不同以往的親密關(guān)系。積極心理學認為, 內(nèi)在層面的積極體驗和情緒會導致行為層面的耐心和寬容(翟賢亮, 葛魯嘉, 2017), 因此兒童與機器人的良性互動有可能會促進他們的社會性發(fā)展。從現(xiàn)有研究成果來看, 第一, 機器人朋友可以通過與兒童的游戲性實踐來促進他們的社交意愿和共情能力的發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)4 歲左右的兒童與機器人之間的這種親密聯(lián)系可以促進兒童的社交技能和共情能力發(fā)展, 并有助于緩解兒童的孤獨和焦慮等問題(Borenstein &Pearson, 2013)。相關(guān)研究也指出小型人形機器人Zeno 可以提供更多的可預(yù)測性和清晰的友好信號,從而使兒童更容易將機器人視為朋友, 并在與機器人互動中發(fā)展他們的社交意愿和想象能力(Elder,2017)。第二, 機器人朋友可以幫助兒童學習更多的社交技能, 并促進他們與真正的人類朋友建立聯(lián)系和交往。研究發(fā)現(xiàn)對6～12 歲的兒童來說, 與家用社交機器人進行社交游戲可以幫助兒童發(fā)展社交技能, 如眼神接觸、面部表情、語言溝通等,而且社交機器人還能根據(jù)兒童的興趣和水平調(diào)整交互游戲難度, 以保持他們的參與度(Scassellati et al., 2018)。進一步研究也發(fā)現(xiàn)由于機器人腳本不允許兒童加快對話節(jié)奏, 這將促使小學兒童在交往中保持節(jié)奏, 學會如何耐心地傾聽他人(Smakman et al., 2022)。第三, 機器人朋友還可以提供情感支持, 幫助兒童更好地理解和應(yīng)對復雜的社會情境。研究發(fā)現(xiàn)機器人教育課程對12～16歲兒童的團隊合作、社交技能有顯著的積極影響,社交機器人可以通過激發(fā)兒童的好奇心來促進兒童的學習和參與, 可以與兒童進行對話鼓勵他們表達自己的想法和感受, 以及與兒童一起玩游戲幫助他們學習合作和分享(Kandlhofer & Steinbauer,2016)。這些研究內(nèi)容表明, 與社交機器人進行積極互動可以對兒童的社會性發(fā)展產(chǎn)生積極影響。

然而不得不指出, 機器人與兒童之間的關(guān)系更多是一種對友誼的模擬(Nyholm, 2020), 社交機器人僅僅是“模仿”人類的社會情感反應(yīng)和行為,這種基于腳本或特定程序的反饋并不能闡釋出朋友間的真正善意或感情(Matthias, 2015)。這一現(xiàn)實表明雖然機器人能夠提供一定程度上的陪伴和互動, 但它們與真正的朋友之間的關(guān)系仍然存在差距, 因此, 兒童與機器人之間的情感紐帶就可能會損害兒童的社會性發(fā)展(Smakman et al.,2021)。首先, 機器人的有求必應(yīng)和千依百順可能使得兒童更喜歡與機器人互動, 而不是與人類朋友進行互動(Sharkey, 2016)?，F(xiàn)有研究表明, 由于機器人會主動反饋兒童的操作指令, 因此在人工智能環(huán)境下成長起來的兒童在人際關(guān)系處理上遇到的困難會更少, 所以與機器人的持續(xù)互動就可能會抑制兒童與他人之間構(gòu)建友誼關(guān)系(Arnd-Caddigan, 2015)。同時, 與人類朋友進行互動不同,兒童從機器人身上尋求安慰與陪伴, 但不需要“適應(yīng)”機器人的社會性興趣愛好與需求, 這呈現(xiàn)出了一種社交間的不平等的關(guān)系, 因此當兒童成長之后將其帶入到與他人相處的情境之中, 就會衍生一系列的社交問題(Kahn et al., 2013; Sharkey& Sharkey, 2021)。前述的兒童對機器人的負面行為就是一個研究例子, 由于機器人不會反對或回應(yīng)虐待行為, 因此可能會激勵兒童在它們身上嘗試殘忍的實驗, 這會導致患有惡習的兒童對這些負面行為的脫敏或習慣(Constantinescu et al., 2022)。

可見, 社交機器人一方面可以促進兒童的社交意愿和共情能力的發(fā)展、幫助兒童學習更多的社交技能, 并且提供情感支持以協(xié)助兒童更好地理解和應(yīng)對復雜的社交情境, 這些都有助于兒童的社會性發(fā)展。但是另一方面, 由于機器人朋友無法像真正的人類朋友一樣為兒童提供適當?shù)恼娧院头答? 因此兒童與機器人之間的社交是不平等的, 這使得機器人朋友可能會扭曲兒童的社交觀。

5 總結(jié)和展望

本文將兒童與機器人的互動特征及互動結(jié)果整理如圖1。接下來, 本文將回顧兒童與機器人互動這一領(lǐng)域的典型研究方法, 以及當前研究成果對設(shè)計面向兒童的機器人產(chǎn)品的啟示。

圖1 兒童與機器人的互動特征及互動結(jié)果

5.1 典型研究方法總結(jié)

在兒童和機器人互動這一研究領(lǐng)域, 現(xiàn)有的實證研究可以分為描述性的和實驗性的兩類。其中描述性的研究往往不會對兒童與機器人的互動過程進行干預(yù), 研究者主要是通過觀察和訪談的方式來收集數(shù)據(jù)。例如觀察和記錄兒童對機器人形象的看法和反應(yīng)(Cheng et al., 2017), 進行訪談以了解兒童對機器人的相處感受(Kahn et al.,2004), 或者采用觀察和訪談相結(jié)合的方式先觀察兒童對機器人的行為, 然后訪談兒童以分析剛才行為的原因(Nomura et al., 2016)。在這類描述性的研究中, 對互動過程進行視頻錄制后, 再進行編碼評分等也是常用的方法(Schadenberg et al.,2020)。這些描述性的研究是非實驗性的, 往往缺乏對變量的控制以及嚴格的環(huán)境要求, 因此開放式記錄得到的結(jié)果可能會受到現(xiàn)場環(huán)境中其他因素的干擾, 例如家長和研究人員經(jīng)常出現(xiàn)在這些研究現(xiàn)場, 兒童對機器人的看法和行為會受到成年人在場的影響(Beran, Ramirez-Serrano, Kuzyk,Nugent et al., 2011; Michaelis & Mutlu, 2017)

相對而言, 實驗性的研究更為多見。研究者們更傾向于通過實驗設(shè)計以了解兒童與機器人互動中的心理或行為之間的因果關(guān)系, 為此研究者們會對相關(guān)變量進行控制、進行隨機分組和實驗組—對照組比較, 這種以因果為中心的研究設(shè)計能提供更加系統(tǒng)性和嚴格的評估(Jung & Won,2018)。由于兒童與機器人的互動過程相對復雜,因此實驗性研究中的研究者們往往采用混合方法來評估兒童與機器人的互動細節(jié), 例如Shahid 等(2014)的研究中會要求兒童使用問卷進行自我報告, 同時還利用機器人傳感器獲得的數(shù)據(jù)進行客觀測量, 以及對互動過程進行錄制以及手動注釋等多種形式來了解兒童與機器人互動的過程。Cameron 等(2017)通過開放式問題、訪談和李克特量表評分等了解兒童對機器人的反應(yīng)以及主題分析來對內(nèi)容進行分類整合。但是這些對數(shù)據(jù)的定量分析不能全面地評估兒童對機器人的認識過程和理解程度, 因此在實驗研究中, 研究者也會在事后會對幼兒進行訪談, 以獲得兒童對機器人的看法、感受等主觀描述以豐富實驗內(nèi)容(Haring et al., 2016)?？偟膩砜? 當前實驗性的研究多為橫截面設(shè)計, 僅考慮某一時間點下兒童與機器人的交互狀況, 對兒童長期與機器人交互的縱向研究仍然較為少見。并且實驗室下進行的研究可能受到實驗環(huán)境以及研究人員的干預(yù)影響, 因此無法準確反應(yīng)兒童在日常生活中的行為, 也即生態(tài)效度存疑。

針對現(xiàn)有存在問題, 研究者們正在努力做出改進。例如由于擔心兒童對問卷內(nèi)容誤解或產(chǎn)生偏差, Tung (2011)會對兒童進行詳細的說明和指導, 并且會在旁監(jiān)督協(xié)助問卷的完成, 問卷中也會加入適合兒童年齡的語言和表達方式以確保兒童能夠準確理解問題。Kory-Westlund 等(2018)建議可以通過4 個方面來滿足兒童與機器人之間長期關(guān)系測量的需求, 即 (1)旨在測量兒童對機器人的情感投入程度的容他人于自我任務(wù)(Inclusion of Other in Self Task), 這要求兒童從一組圖片中選擇一個最能代表他們與機器人之間關(guān)系的圖片;(2)旨在了解兒童與機器人之間的互動和關(guān)系的社交關(guān)系訪談(Social-Relational Interview), 內(nèi)容包括兒童如何看待機器人、如何與機器人交流以及他們是否認為機器人是朋友; (3)旨在了解兒童對于他們與機器人之間關(guān)系的理解和表達能力的敘述性描述(Narrative Description), 其要求兒童講述一個故事, 其中包含他們與機器人之間的互動和關(guān)系; (4)旨在了解兒童是否愿意向機器人透露自己的個人信息和信任程度的自我披露任務(wù)(Self-Disclosure Task), 即讓機器人請兒童回答“你最喜歡和誰玩？”或“你最喜歡做什么？”等私人問題。這些方法可以幫助研究人員更好地了解年幼兒童與機器人之間的情感聯(lián)系、信任程度和友誼質(zhì)量等方面的變化, 以及為未來的研究提供比較基準。Kory-Westlund 和Breazeal (2019b)則指出基于圖片的量表和行為指標更容易被兒童所理解, 因此他們提出使用圖片分類任務(wù)(Picture Sorting Task)與社會接受問卷(Social Acceptance Questionnaire)來評估兒童對機器人的接受度以及相關(guān)的看法。這些方法能夠更好地捕捉兒童在多次接觸機器人過程中的感知和關(guān)系的變化, 是一種有效評估兒童與機器人長期互動的方法。

5.2 設(shè)計面向兒童的機器人產(chǎn)品時應(yīng)注意的要素

今天的兒童是未來人類世界的主人, 所以了解兒童與機器人的互動過程及其特點, 是按照正確的方向設(shè)計機器人以滿足孩子們對它的期望和需求的必要前提(Fortunati et al., 2015; 鄧士昌 等,2022)。經(jīng)典研究認為產(chǎn)品的用戶體驗可以分為三個階段, 即在本能層面(Visceral Level)產(chǎn)生對產(chǎn)品的第一印象, 在行為層面(Behavioral Level)深入了解和使用產(chǎn)品以滿足自身需求, 并在反思層面(Reflective level)思考產(chǎn)品內(nèi)涵并依據(jù)與其相處的經(jīng)驗來規(guī)劃未來行動(Norman, 2004)。從這三個層面出發(fā), 本文總結(jié)了設(shè)計面向兒童的機器人產(chǎn)品時應(yīng)注意的要素：

首先在本能層面, 由于兒童通常會將機器人視為新奇的事物, 并賦予其生命特征, 并且兒童對機器人的第一印象也往往受到機器人外觀特質(zhì)的影響。因此, 機器人的外觀設(shè)計應(yīng)引起兒童的好奇心和親近感, 并處于兒童可接受的擬人化閾值之內(nèi)。從現(xiàn)有研究成果來看, 色彩鮮艷、形狀可愛的外觀, 并且搭配柔軟舒適材質(zhì)的機器人, 更加能夠吸引兒童的注意力并激發(fā)他們的想象力。

其次在行為層面, 兒童是活躍的參與者, 更愿意與機器人進行互動。與成人主要通過觀察和詢問來了解機器人不同, 兒童更多是通過與機器人不斷互動來對其進一步了解的(Weiss et al.,2009)。研究表明, 由于兒童的身心都還處于發(fā)展之中, 所以兒童會傾向于向具有豐富信息內(nèi)容且反應(yīng)敏捷的機器人進行學習(Breazeal et al.,2016)。因此, 面向兒童的機器人的交互設(shè)計應(yīng)簡單明了, 易于理解和操作, 并且快速響應(yīng)和流暢的動作可以增強兒童的參與感和樂趣(de Haas et al.,2016)。并且, 機器人還應(yīng)根據(jù)兒童的需求和能力提供個性化的互動體驗(Park et al., 2019), 從而促進他們的探索和成長。

最后在反思層面, 兒童在與機器人的互動中容易產(chǎn)生情感依戀, 并據(jù)此與機器人產(chǎn)生更深一步的交流。當前已有研究注意到了機器人與兒童之間社會性關(guān)系的形成, 所以機器人在與孩子禮貌地交流時, 必須能夠表達友好態(tài)度, 尊重意見,并保持注意力(Uluer et al., 2021)。因此, 面向兒童的機器人設(shè)計應(yīng)注重情感聯(lián)系的建立, 通過展現(xiàn)友善、關(guān)懷的特質(zhì), 使得機器人成為兒童的伙伴和朋友。同時, 機器人應(yīng)提供豐富的信息和有趣的學習體驗, 以滿足兒童的好奇心和求知欲(Toh et al., 2016)。這樣的設(shè)計將激發(fā)兒童的情感參與和回憶, 促進他們的成長和發(fā)展。

綜上所述, 設(shè)計與兒童交互的機器人需要考慮兒童在本能、行為和反思層面上的特點。通過吸引人的外觀設(shè)計、簡單易用的交互和情感聯(lián)系的建立, 可以為兒童打造出積極、有趣和有益的機器人體驗。這樣的機器人將成為兒童的陪伴和學習伙伴,激發(fā)他們的好奇心、創(chuàng)造力和學習興趣。

5.3 未來研究展望

目前兒童與機器人互動的研究中尚存在一些問題, 未來的研究需要從三個方面進一步探索。第一, 研究設(shè)計的擴展。在研究過程中, 能夠發(fā)現(xiàn)年齡是影響兒童對機器人感知的一項重要因素。但在很多研究中, 不同年齡的兒童與機器人的交互差異是在探究兒童對機器人態(tài)度或偏好的過程中發(fā)現(xiàn)的, 而不是對參與被試的年齡進行嚴格劃分后進行實驗的結(jié)果。并且, 當前針對兒童的研究很多都是單次橫斷調(diào)查的結(jié)果, 兒童對機器人的認知很可能是因為新奇感導致的, 因此需要進行長期的互動研究。但由于兒童的特殊性, 在長期研究中很難找到足夠多的兒童持續(xù)參與實驗(Kory-Westlund & Breazeal, 2019b)。同時, 當前的兒童與機器人的交互研究所選取的兒童可能只局限在一個地區(qū), 且多是西方國家, 這使得兒童與機器人的交互的跨文化研究相當少見。本文建議, 未來應(yīng)當針對兒童個體特征進行更加細致的研究設(shè)計, 同時努力嘗試縱向追蹤研究和跨文化比較研究, 以期獲得更加可靠且豐富的研究成果。

第二, 研究方法的改進。在研究兒童對機器人的看法與認知時, 采用傳統(tǒng)的問卷或訪談方式并不能完全了解兒童的想法。對于一種問題, 兒童也許有很多原因來解釋, 但受限于自身的邏輯發(fā)展水平, 兒童可能只能完整地表達出其中的某一方面而非全貌。并且目前很多針對年幼兒童的評估方法仍是有限或不準確的, 很多書面評估方法(例如李克特量表)對于兒童來說理解比較困難,年幼兒童可能因為注意力不集中或無法完全理解題目而造成調(diào)查無效(Kory-Westlund & Breazeal,2019b; Nomura et al., 2016)。盡管有研究者提出使用圖片量表和其他行為觀察來解決該類問題, 但是也應(yīng)該考慮到對兒童展示機器人照片和展示電影、動畫或其他材料得到的結(jié)果可能會有所有不同。將話題延伸到接觸機器人實體后, 得到的感知結(jié)果又會有所差異(Burdett et al., 2022)。因此,未來有必要制定更有效的、符合兒童認知特點的評估方法來評估兒童與機器人的交互中的兒童反應(yīng), 以期得到更加準確的結(jié)果。

第三, 研究內(nèi)容的深入。兒童與機器人的互動并不是孤立的, 這就提醒研究者應(yīng)當置身于一種特定的情境中去考察兒童與機器人的交互的相關(guān)問題, 例如在家庭關(guān)系、同伴關(guān)系中, 兒童可能會對機器人表現(xiàn)出不一樣的反應(yīng)。有研究發(fā)現(xiàn),兒童對機器人的社會存在感知受到互動環(huán)境的影響, 使用同一機器人探索不同情境中社會存在的變化有助于深入了解兒童與機器人之間的關(guān)系(Chen, Yeh et al., 2023)。同時, 當前研究普遍關(guān)注兒童在商場大廳和教室等公共場合中的兒童與機器人的互動模式(Br??i? et al., 2015), 但在無人目擊的私密場合中, 兒童與機器人又會呈現(xiàn)怎樣的互動模式, 這都是值得考察的問題。進一步地, 現(xiàn)有研究多停留在觀察兒童在人機互動過程中表現(xiàn)出的各種行為, 但對這些行為出現(xiàn)的原因尚缺乏深入的探討。值得注意的是, 伴隨著兒童對機器人的行為互動, 又會引發(fā)出更多的倫理問題。未來的研究與實踐應(yīng)該更綜合地考慮兒童和機器人的特點, 更合理地設(shè)計兒童與機器人的互動模式,為兒童提供更多幫助。