關(guān)鍵詞:人機(jī)情感;意圖理解;自然人機(jī)交互;體驗設(shè)計;情感化設(shè)計
中圖分類號:TB472 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
文章編號:1003-0069(2024)02-0124-04
引言
情感,在人類事件中具有重要的位置 [1]。在設(shè)計學(xué)領(lǐng)域,主要是以用戶為中心的設(shè)計研究方法;從用戶的視角來探索情感型機(jī)器人的體驗和認(rèn)知[2]。李潔,郭士杰[3],研究用戶對人形機(jī)器人造型意向認(rèn)知規(guī)律來探索用戶情感認(rèn)知。吳磊,孫悅[4],通過PAD 情感模型對機(jī)器人表情進(jìn)行測量,以獲得用戶對表情的接受度和情感反應(yīng)規(guī)律。韓笑,鄧嶸[5],研究分析EEI 模型與情感設(shè)計,為智能產(chǎn)品的情感體驗因素和外部環(huán)境影響因素提出設(shè)計策略。從用戶的視角,能夠感同身受地了解痛點(diǎn)和需求。然而,單向視角忽視了機(jī)器人作為有“情感”的對話者和共情者與用戶的相互作用關(guān)系。皮亞杰的相互作用論[6] 認(rèn)為:認(rèn)識是主客體依賴于動作這一中介進(jìn)行相互作用來實(shí)現(xiàn)的。強(qiáng)調(diào)了動作在人際互動中,對于認(rèn)識的來源、構(gòu)建過程和評價意義的重要性。因此,基于動作意圖理解理論,通過信息的設(shè)計策略,來模擬類人的外顯行為以表達(dá)機(jī)器人的內(nèi)在意圖和“情感”,讓用戶易于理解并感知,從而有效地傳遞情緒,對于構(gòu)建良好的人機(jī)互動關(guān)系具有重要意義。
一、動作意圖理解——“人機(jī)情感”的黏合劑
意圖理解,指人理解他人動作背后的心理狀態(tài)的一種行為[7]。Brass [8] 等研究表明,動作意圖理解的神經(jīng)基礎(chǔ)主要有鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)和心智化系統(tǒng)。鏡像神經(jīng)系統(tǒng)通過動作的知覺和模仿神經(jīng)機(jī)制來理解和感受他人行為,是直覺而無意識的。心智化系統(tǒng),是復(fù)雜的心理活動,通過推理他人外顯動作和狀態(tài)理解他人行為意圖。大多學(xué)者認(rèn)為,神經(jīng)鏡像系統(tǒng)中的模仿行為是促進(jìn)意圖理解的主要神經(jīng)機(jī)制。1999年Lacoboni [9] 等的實(shí)驗中發(fā)現(xiàn),模仿行為過程中,腦區(qū)鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)被顯著地激活。據(jù)此,Gallese [10] 等提出了具身模仿理論,認(rèn)為人在自發(fā)的模仿別人的動作,會與他人產(chǎn)生同樣情緒。在動作模仿與情緒的關(guān)系研究方面。王振宏[11] 等探討了情緒具身性,并研究分析了情緒傳遞感染因素;丁夢媛[12] 從不同的共情狀態(tài)下研究了動作意圖理解的神經(jīng)機(jī)制,并深入剖析了共情、動作意圖理解和心理理論三者的影響關(guān)系??偟膩碚f,從大腦的神經(jīng)機(jī)制,到行為模仿,再到情緒共情,多方面大腦和心理機(jī)制影響著動作意圖理解,如圖1。意圖理解作為人類社會黏合劑,對人類與機(jī)器人交互情感共情具有重要指導(dǎo)意義。
二、基于意圖理解的情感化體驗框架
本文主要基于Brass 的鏡像神經(jīng)元及其分支理論模型,結(jié)合設(shè)計實(shí)踐,探索性提出,把人機(jī)情感化體驗設(shè)計框架分為3 個層次,分別是感知模仿層、行為控制層、體驗構(gòu)建層,如圖2。
(一)感知模仿層
感知模仿層是信息感官、情緒感染中的本能的直觀感受;通過情緒信息反饋設(shè)計,刺激用戶感覺和感官系統(tǒng),促進(jìn)用戶對情緒和動作的意圖理解并自發(fā)性模仿,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人機(jī)情感互動。這里主要引證兩個理論,其一是情緒是具身性的;其二情緒的加工機(jī)制是以“模仿”為基礎(chǔ)的。首先,具身情緒有別于離身情緒,強(qiáng)調(diào)身心的協(xié)同作用,突顯了身體、神經(jīng)系統(tǒng)和外在環(huán)境在情緒形成中的共同作用。當(dāng)個體知覺到情緒刺激后,會通過模仿從而產(chǎn)生“共鳴”和感同身受[13]。其次,情緒的加工機(jī)制是以“模仿”為基礎(chǔ)的。Hatfield [14] 等人認(rèn)為情緒感染包括模仿、反饋和感染3 個階段。在模仿階段,人們會持續(xù)地、自發(fā)性地模擬他人的面部和姿勢表情等動作;在反饋階段,動作的模仿引起了心理和身體上的刺激和反饋,進(jìn)一步影響個體的主觀情緒感受;在感染階段,經(jīng)過了模仿與反饋機(jī)制,個體與他人的情緒會進(jìn)行實(shí)時同步,最終完成情緒感染的過程。情緒的具身性以及情緒具身模仿機(jī)制為感知模仿層的情感互動體驗?zāi)繕?biāo)和設(shè)計方法提供了理論依據(jù)。
(二)行為控制層
行為控制層與感知模仿層同為本能的自發(fā)性直觀感受。其重點(diǎn)在于塑造人機(jī)互動的流暢關(guān)系,以及多元化的情感訴求和產(chǎn)品操控的愉悅感。最典型的就是手勢交互設(shè)計應(yīng)用。理論上,接近用戶心智模型的手勢模型應(yīng)該建立在動作模仿理論基礎(chǔ)之上。Rizzolatti[7]認(rèn)為動作模仿主要是將所觀察到的動作同這個動作在動作庫中的動作表征進(jìn)行直接匹配。也就是說,之所以用戶對某些動作感到熟悉,是因為在已有的經(jīng)驗對該動作進(jìn)行了無意識的模仿,并直觀上把握了該手勢的動作意圖。因此,優(yōu)秀的手勢模型不是一個從學(xué)習(xí)到熟悉的過程,而是直接匹配和本能模仿。例如,微軟HoloLens 混合虛擬現(xiàn)實(shí)的手勢交互中,如圖3,拉伸手勢基于擠壓使物體縮小,拉扯則變大的固有認(rèn)知經(jīng)驗來定義模型,這種生活中最自然本初的手勢模型接近零學(xué)習(xí)成本,繼而能提高手勢指令的自如控制愉悅感。
(三)體驗構(gòu)建層
體驗的構(gòu)建是情感化體驗框架的最高級層次。是感知模仿層和行為控制層的最終導(dǎo)向。構(gòu)建雙向感知的類人交互體驗,達(dá)到人機(jī)共情狀態(tài)是體驗構(gòu)建層的重點(diǎn)。關(guān)于人類共情系統(tǒng),心理學(xué)研究已進(jìn)行了諸多研究。隨著自然人機(jī)交互的發(fā)展,研究者試圖把人類的共情機(jī)制鑲嵌到機(jī)器人系統(tǒng)。人機(jī)共情需要考慮兩個關(guān)鍵加工過程:情感共情和認(rèn)知共情。其中情感共情與上文闡述的情緒具身相似,都有賴于鏡像神經(jīng)元中的模仿機(jī)制,是一種自動化的加工機(jī)制。而認(rèn)知共情則是對情感的理解和評價的推理過程。情感共情和認(rèn)知共情,兩者相輔相成,一方面,情感反應(yīng)建立在設(shè)身處地理解他人情緒狀態(tài)的認(rèn)知能力基礎(chǔ)之上;另一方面,設(shè)身處地的情緒喚醒提供了推斷情緒意義的內(nèi)部線索。正是情感共情和認(rèn)知共情相互作用組成了一個完整的體驗構(gòu)建和意義評價的過程。
三、應(yīng)用實(shí)例
LOOMO 機(jī)器人,即路萌,是賽格威機(jī)器人(Segway Robotics)打造的一個基于Android 的可編程、可移動、可擴(kuò)展的全新的普適機(jī)器人產(chǎn)品,如圖4。本文基于意圖理解的理論研究,結(jié)合筆者參與Loomo 機(jī)器人部分信息優(yōu)化設(shè)計實(shí)踐,擬對其提出進(jìn)一步改進(jìn)建議,并思考和總結(jié)。
(一)感知模仿層——情緒感染
Loomo 機(jī)器人依據(jù)具身情緒理論以及情緒的模仿機(jī)制,在感知模仿層案例優(yōu)化應(yīng)用中,這里將設(shè)計方法總結(jié)為:(1)情緒符號的刺激;研究發(fā)現(xiàn)[15],感知他人的情緒或僅僅是看到情緒符號就能引起被試相應(yīng)的情緒體驗。據(jù)此,在Loomo 機(jī)器人的開心表情情緒信息設(shè)計中,將用戶頭腦中表征符號信息進(jìn)行概念化,呈現(xiàn)為面部表情、情緒色彩、情緒動效、情緒聲效來刺激用戶的情緒感官。例如,Loomo 機(jī)器人當(dāng)前表情有:開心狀態(tài)、尋找狀態(tài),注視狀態(tài)、睡眠狀態(tài),如圖5,但缺少相應(yīng)表征或不貼切的情緒色彩。色彩作為情緒的重要誘發(fā)因素,需著重研究面部表情及其帶有相應(yīng)情緒符號的色彩閾值,經(jīng)過用戶研究來確定不同情緒的主要色。而后再將分類的色彩閾值歸納總結(jié),搭建多模態(tài)的情緒色彩信息框架,使得色彩與相應(yīng)情緒相匹配并視覺可視化。如此得出來的情緒色彩更容易使得用戶產(chǎn)生從模仿到感染的自發(fā)性情緒感染過程。(2)肢態(tài)表情的匹配。以肢體語言增加與人腦中情緒信息符號表征的匹配度。動態(tài)表情的圖像信息與肢體語言相匹配,可以使得形式和意義關(guān)系得以維系和穩(wěn)固。Loomo 在動態(tài)表情信息反饋中也配合了肢體語言設(shè)計,例如開心狀態(tài)、尋找狀態(tài),屬于高昂亢奮狀態(tài),肢體語言高昂開放,動作急促。注視狀態(tài)、睡眠狀態(tài)屬于中性狀態(tài),動作不急不慢,情緒穩(wěn)定。(3)合理的呈現(xiàn)時機(jī)。通常動態(tài)表情信息的觸發(fā)是在意料之外和情理之中的適時時機(jī)來進(jìn)行的。其信息反饋觸發(fā)機(jī)制可以根據(jù)表情框架與具體的功能框架進(jìn)行匹配,例如設(shè)計中,睡眠表情的弱反饋僅在機(jī)器人狀態(tài)下,在一定時間內(nèi)未檢測到任何操作,且紅外距離內(nèi)探測無人的條件下才觸發(fā)該功能。合乎情理的表情觸發(fā)能使機(jī)器人展現(xiàn)出更加智能化、擬人化的特征。
(二)行為控制層——意義構(gòu)建
在Loomo 機(jī)器人優(yōu)化案例中,基于動作意圖理解中的動作模仿機(jī)制,旨在建立用戶自然本初的手勢交互模型,實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人自如的操控感。以Loomo 手勢交互演示設(shè)計為例:(1)促進(jìn)用戶把握關(guān)鍵動作意圖,如圖6 上圖,現(xiàn)有的引導(dǎo)示范缺少關(guān)鍵動作表征信息,用戶很難準(zhǔn)確把握其動作意圖,增加了學(xué)習(xí)成本。Gallese[10]等認(rèn)為,意圖理解,并非動作完成之后,而是該動作鏈中匹配到“經(jīng)驗性知識”的關(guān)鍵動作發(fā)生,就已經(jīng)準(zhǔn)確地把握其動作意圖了。因此,建立關(guān)鍵的動作鏈對于用戶把握動作意圖具有顯著的促進(jìn)作用。Loomo 機(jī)器人可基于意圖理解在手勢演示畫面的關(guān)鍵動作的設(shè)計上進(jìn)行考究。如圖6,圖像信息增加了運(yùn)動模糊的效果,信息突出反映了機(jī)器人正在前進(jìn)。通過“經(jīng)驗性知識”中停止手勢的關(guān)鍵動作鏈,促進(jìn)用戶對停止動作意圖的把握。值得注意的是,不符合常規(guī)的動作和動作示范信息反饋容易引發(fā)用戶錯誤的模仿,這是因為用戶對于無法理解或模仿動作而產(chǎn)生模仿的好奇心,例如圖7,本來的意圖是禁止雙人騎行Loomo 機(jī)器人,結(jié)果卻激發(fā)了用戶對陌生動作鏈的結(jié)果猜想,從而引導(dǎo)了用戶嘗試不合常規(guī)的陌生動作。(2)狀態(tài)反饋。在人機(jī)交互過程中,大部分的誤操作很大程度上都與信息引導(dǎo)或反饋不當(dāng)有直接關(guān)系。例如,Loomo 機(jī)器人在夜間或者光線昏暗的場景中,由于圖像識別信息弱而導(dǎo)致用戶手勢指令多次失敗的情況,此時如果機(jī)器人不及時反饋狀態(tài)來終止手勢交互,必然導(dǎo)致用戶更多次的嘗試失敗,直接影響操作體驗感。值得注意的是,在信息反饋中可以設(shè)計合理的話術(shù),以及適當(dāng)?shù)谋砬樽層脩衾斫獠⒏惺艿綑C(jī)器人的“情感”,以此來提高用戶對錯誤的寬容度。總之,合乎情理的狀態(tài)反饋能有效促進(jìn)人機(jī)信息和情感溝通,讓用戶在一定程度上感知理解機(jī)器人的“情感狀態(tài)”,從而提升自然人機(jī)互動的智能化和情感化體驗。
(三)體驗構(gòu)建層——認(rèn)知和情感構(gòu)建
Loomo 機(jī)器人通過信息反饋在情感化體驗構(gòu)建過程中突出了幾個意義標(biāo)簽。首先,在感知模仿層中,基于動作意圖理解的模仿機(jī)制和情緒具身性,在信息反饋中注重向用戶傳遞和感染情緒,著重強(qiáng)調(diào)的是機(jī)器人的智能化、情感化標(biāo)簽。例如,可利用故事板模擬不同場景下話術(shù)所產(chǎn)生的不同體驗,強(qiáng)調(diào)口語化話術(shù)并注重發(fā)音的抑揚(yáng)頓挫。而在表情的反饋中,則強(qiáng)調(diào)的是不同的時機(jī),反饋的情緒信息略有不同;這些信息反饋的呈現(xiàn)都在試圖塑造情感化和智能化的體驗。其次,在行為控制層中,基于神經(jīng)鏡像元的具身模仿理論手勢的建模和手勢交互中的設(shè)計運(yùn)用,強(qiáng)調(diào)的是機(jī)器人功能操控的易用性和可用性標(biāo)簽。例如,基于具身模仿論的用戶啟發(fā)手勢模型,使得用戶減少手勢動作的學(xué)習(xí)成本,從本初的行為習(xí)慣自發(fā)性地理解手勢意圖并模仿。值得注意的是,在體驗構(gòu)建中,行為控制層不只是簡單地提高手勢操控的效率,而是在于流暢的手勢互動中,自如控制所產(chǎn)生的愉悅感。最后,體驗構(gòu)建不是主體單向創(chuàng)造,而是主客體雙向影響的過程。正如王毅,楊前[16] 所認(rèn)為:主體構(gòu)建事物意義的過程,是主體根據(jù)已有圖式對環(huán)境信息進(jìn)行能動的選擇、轉(zhuǎn)換、重組與整合的過程??梢?,構(gòu)建意味著創(chuàng)造,但不是主觀任意創(chuàng)造,而是主體受到客體影響下達(dá)到某種平衡的創(chuàng)造。
四、實(shí)驗設(shè)計
(一)研究對象及實(shí)驗方法
實(shí)驗依據(jù)上述部分理論,旨在測試經(jīng)過模擬設(shè)計優(yōu)化后的兩款機(jī)器人在動作設(shè)計上是否有助于意圖理解和情緒感染;這些是否有助于部分體驗感的提升
實(shí)驗假設(shè):1. 假設(shè),僅對比表情動作,酷比機(jī)器人豐富的表情動作相比于路萌更容易感染用戶情緒(產(chǎn)品原有狀態(tài));而在為路萌機(jī)器人添加合理的肢體動作設(shè)計配合表情動作后,能夠有助于動作意圖理解,從而超越酷比機(jī)器人,促進(jìn)用戶的意圖理解和情緒感染。2.假設(shè)意圖理解和情緒感染后對于機(jī)器人犯錯的寬容度有提升作用。
實(shí)驗對象:選取100 位(有效樣本90 例)熟悉或了解智能產(chǎn)品的被試者,以市面上現(xiàn)有的兩款平衡車仿真機(jī)器人:路萌機(jī)器人和酷比機(jī)器人為對比材料。兩款機(jī)器人同為平衡車機(jī)器人類產(chǎn)品競品,外形相似,如圖8 所示,上邊為酷比機(jī)器人,下邊為路萌機(jī)器人。
實(shí)驗工具和方法:利用三維建模工具(CINEMA 4D)模擬兩款機(jī)器人真實(shí)的動作和表情并進(jìn)行適當(dāng)設(shè)計以方便做對比;將其分別制作為開心、無聊、委屈三種表情的視頻材料,并分成3 部分完成測試;第一部分兩款機(jī)器人僅有表情沒有動作,被試者觀看僅有表情的兩款機(jī)器人,感受其開心、委屈、無聊表情,并對情緒感受從1-7級程度進(jìn)行評級,如圖9。第二部分在第一部分實(shí)驗的十分鐘后開始,表情與第一部分相同,但路萌機(jī)器人添加了肢體動作,而酷比機(jī)器人無動作(原本設(shè)計就無肢體動作),同樣從1-7 進(jìn)行情緒程度評級打分。與此同時,被試者還需觀看表情和肢體動作從開心、無聊、委屈中選擇表情詞,以測試對動作意圖的理解準(zhǔn)確性程度。第三部分:首先設(shè)定一個機(jī)器人犯錯的場景供被試者感受,而后機(jī)器人做出相應(yīng)動作請求被試者原諒,被試者根據(jù)原諒程度進(jìn)行1-7 級評級,得分越高說明被試者能夠感受到機(jī)器人的情緒傳遞,更容易選擇原諒。采用PsychoPy 心理學(xué)實(shí)驗程序來測試和收集實(shí)驗數(shù)據(jù),經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后使用t 檢驗分析數(shù)據(jù)。
(二)實(shí)驗結(jié)果
第一部分,不同機(jī)器人僅有面部表情的差異分析t 檢驗結(jié)果表明,見表1,酷比機(jī)器人組中的開心表情、委屈表情、無聊表情,其面部表情情緒評級M 值顯著高于路萌機(jī)器人組。
第二部分,在增加路萌機(jī)器人肢體動作配合表情動作后,t 檢驗結(jié)果表明,見表2,酷比機(jī)器人組中的開心表情、委屈表情、無聊表情,被試分別為(N =90,M=3.736,SD=1.185);(N =90,M=3.792,SD=1.095);(N=90,M=3.591,SD=1.216),其表情情緒評級較第一部分實(shí)驗顯著低于路萌機(jī)器人組。說明路萌機(jī)器人在增加肢體動作信息后,促進(jìn)了用戶對情緒意圖的理解,對情緒的評級明顯有所提高。在情緒變量操作控制可信度方面,開心表情、委屈表情、無聊表情分別為:t =9.879;11.805;13.281,p gt; 0.01。表明實(shí)驗可信有效。
第三部分,在相同的錯誤場景下,用戶對不同機(jī)器人組進(jìn)行錯誤寬容度評級,t 檢驗結(jié)果表明,見表3,僅有豐富表情動作而無肢體動作配合的酷比機(jī)器人組中的開心表情、委屈表情、無聊表情, 被試分別為(N =90,M=3.805,SD=1.260);(N =90,M=3.537,SD=1.018);(N=90,M=3.583,SD=1.311),相較于有表情和肢體動作的路萌機(jī)器人組(N =90,M=5.106,SD=1.506);(N =90,M=5.403,SD=1.335);(N =90,M=5.589,SD=1.136),結(jié)果明顯偏低。表明增加了肢體動作,并配合表情情緒的路萌機(jī)器人更能夠促進(jìn)意圖理解,與用戶產(chǎn)生情緒共鳴。在情緒變量操作控制可信度方面,開心表情、委屈表情、無聊表情分別為:t =8.585;10.498;12.070,p gt; 0.01。表明實(shí)驗可信有效。
結(jié)論
測試結(jié)果驗證了實(shí)驗假設(shè),合理的機(jī)器人表情配合肢體動作設(shè)計能夠有效促進(jìn)用戶對機(jī)器人的意圖理解;從而刺激用戶情緒波動,提升人與機(jī)器人的情感共鳴;對人和機(jī)器人的情感化體驗設(shè)計具有重要意義。盡管當(dāng)前機(jī)器人在信息識別的技術(shù)上,僅有觸控、聲音、圖像等有限的輸入方式,但相信不久的將來,會有更加多樣的信息識別方法能夠精確地了解用戶當(dāng)前的行為狀態(tài);屆時,基于意圖理解理論的動作信息反饋設(shè)計將發(fā)揮重要的指導(dǎo)作用,為自然人機(jī)交互體驗設(shè)計,在促進(jìn)人機(jī)雙向感知和情感共情的設(shè)計方法上提供思路和理論依據(jù)。在今后的研究中,還將以動作為媒介,進(jìn)一步探討人機(jī)雙向意圖理解和共情作為人與人之間溝通的重要橋梁,如何最大限度地提高人機(jī)的情感互動,以及如何對共情作出準(zhǔn)確性評價以便設(shè)計優(yōu)化和迭代。