同步运动增强人机团队协作感知的预测作用

《Scientific Reports》：Synchronous motion predicts enhanced perceived human–robot teamwork

本研究针对外部观察者如何通过同步性评估人机团队协作的问题，通过混合设计实验（N=34）发现，同步互动能显著提升观察者对团队集体效能感（collective efficacy）、流畅性（fluency）和凝聚力（cohesion）的评价。结果表明运动同步性可作为关键社会线索塑造人机团队认知，为社交机器人设计提供了重要启示。

　　

当机器人与人类在工作场所并肩协作时，旁观者会如何评价他们的团队协作能力？这个看似简单的问题背后，涉及深刻的社会认知机制。在人类团队研究中，人际运动同步性（interpersonal motor synchrony）已被证实能够显著影响观察者对团队效能的判断——当两个人动作协调一致时，旁观者会自然认为他们合作更默契、关系更融洽。然而，当团队中有一个成员是机器人时，这种社会认知规律是否依然成立？这正是Filipa Correia和Pedro Marques-Quinteiro在《Scientific Reports》上发表的最新研究试图解答的问题。

随着机器人在社交、医疗、教育等领域的广泛应用，理解人类如何感知人机团队变得至关重要。以往研究多聚焦于互动双方的直接体验，却忽视了第三方观察者的视角。而现实中，人机协作往往发生在社会环境中，旁观者的看法会影响机器人的接受度和整合效果。研究人员敏锐地发现这一空白，开创性地将人际同步性研究拓展至人机交互领域。

为了探究这一问题，研究团队设计了一项精巧的在线实验。34名参与者被随机分为两组，观看两个展示人-机器人二人组互动的视频：一个呈现同步行为，另一个呈现异步行为。这种混合实验设计（mixed-design）允许研究人员同时考察同步性（组内因素）和观看顺序（组内因素与组间因素的交互作用）对观察者评价的影响。

研究团队首先开发并验证了实验所需的视频刺激材料。他们选择头部运动作为同步性操作的核心行为，因为这种运动最容易在不同机器人平台上实现泛化。在同步视频中，人和Elmo机器人以相同的节奏（约2秒）完成头部运动；而在异步视频中，机器人的运动速度较慢（约4秒），导致动作不同步。通过专业的视频编辑软件DaVinci Resolve，研究人员确保了时间精度，并通过前测验证了两种视频在同步性感知上的显著差异。

主要发现

研究结果揭示了同步性感知对人机团队评价的深远影响。当观察者看到同步互动时，他们更倾向于认为人机二人组具有更高的集体效能感（collective efficacy）——即团队在执行协作任务时的整体能力评估。同时，同步互动还带来了更高的流畅性（fluency）评价，表明观察者认为协调一致的动作意味着更顺畅的团队协作。此外，同步性还增强了观察者对团队凝聚力（cohesion）的感知，即成员间目标一致、团结协作的程度。

然而，一个有趣的发现是：同步性并未显著影响观察者与二人组的亲近意愿（affiliation intention）。这与人类团队研究的结果形成对比，暗示人机团队的亲近性可能涉及更复杂的社会认知过程。

顺序效应的重要性

研究还发现了显著的顺序效应。当参与者先观看同步视频再观看异步视频时（同步损失条件），他们对团队属性的评价差异更大。这种对比效应表明，同步动作在异步动作的衬托下会变得更加显著。

深层机制探索

通过重复测量相关分析（repeated measures correlation）和中介分析（mediation analysis），研究进一步揭示了同步性感知的作用机制。分析表明，除亲近意愿外，所有变量间都存在显著正相关。更重要的是，感知的人际同步性完全中介了同步/异步条件对集体效能感和凝聚力评价的影响，并部分中介了对流畅性评价的影响。

研究意义与启示

这项研究的意义远不止于学术层面。从实践角度看，研究结果对社交机器人设计具有重要指导意义：如果机器人需要融入社会情境，设计其具备身体运动同步能力可能会增强其传递社会线索的能力，从而提高接受度和整合度。

从理论层面看，研究不仅扩展了人际同步性理论的应用范围，还揭示了人机同步性与人类同步性在认知处理上的重要差异。观察者对亲近意愿的不同反应提示我们，人机团队的社会认知可能涉及群体认同、社会分类等更复杂的社会心理过程。

局限与未来方向

研究人员也坦诚指出了研究的局限性。首先，使用的Elmo机器人具有较高的人形特征，未来研究需要考察机器人拟人化程度（anthropomorphism）对同步性效应的调节作用。其次，缺乏人类-人类和机器人-机器人对照组，限制了结论的普适性。此外，头部运动只是同步性的一个方面，其他形式的同步性（如手势、语音模式）值得进一步探索。

这项研究为我们理解人机团队的社会认知开辟了新视角。随着机器人在我们生活中扮演越来越重要的角色，理解旁观者如何感知和评价人机互动变得至关重要。研究结果表明，即使是简单的运动同步性，也能显著影响人们对人机团队能力的判断——这一发现对机器人设计、人机协作优化具有重要启示意义。