人际同步性及其转换对社会互动适应性的影响：不同检测方法的比较计算分析

本研究针对人际同步性(synchrony)及其转换(synchrony transition)如何影响社会互动中的亲和行为(affiliation)这一复杂问题，通过构建自适应智能体模型，系统比较了四种同步性检测方法（互补差异法、皮尔逊相关系数法、信号匹配法和平均互信息法）和三种同步转换检测方法（标准差法、平均绝对差法和最大最小差法）的组合效果。研究发现同步转换阶段比持续高同步状态更能促进行为适应性，不同检测方法间存在显著差异，且主观检测与客观测量之间存在系统性偏差。该研究为社交机器人的情感交互设计提供了重要理论依据，对心理咨询和人机交互领域具有重要启示意义。

　　

在人际交往过程中，人们经常会无意识地协调彼此的行为节奏，这种被称为"人际同步性"(interpersonal synchrony)的现象被认为是社会联结的重要基础。当两个人对话时肢体语言相互呼应、朋友散步时步伐自然一致、或者治疗师与来访者呼吸节奏逐渐匹配时，都在经历这种神奇的同步体验。传统研究普遍认为，越高水平的行为同步越能促进人际好感与亲和行为(affiliation)，这已在运动协调、情感表达和语言交流等多个模态得到验证。

然而近年来的研究发现，这种认识可能过于简单化。真实社交场景中的同步并非稳定不变的状态，而是充满动态变化的过程——人们会不断进入又跳出同步状态，形成所谓的"同步转换"(synchrony transition)。令人惊讶的是，这种同步性的波动变化，尤其是从高同步向低同步的转换阶段，反而可能比持续的高同步产生更强的亲和社会效果。Ravreby等人在2022年的镜像游戏实验中甚至发现，运动同步性与任务复杂性的组合对喜欢程度的解释力是单纯同步性的两倍。这意味着在社会互动中，同步性的"时机"可能和同步性的"程度"同样重要。

为什么会出现这种反直觉的现象？Mayo和Gordon在2020年提出，人类同时存在两种相矛盾的倾向：一是与他人保持同步，二是打破同步保持自我。这种动态平衡反映了人类适应不同社交情境的灵活性，构成了一个自适应的人际系统。同步转换因此成为社会互动中行为适应性(behavioral adaptivity)的重要因果因素。然而，现有研究对同步性和同步转换的检测方法多样，不同方法可能产生显著差异的结果，且个体主观感知与客观测量之间可能存在系统性偏差，这些问题严重制约了该领域的理论发展和实际应用。

针对这一研究空白，荷兰蒂尔堡大学的Hendrikse、Treur和Koole在《Cognitive Robotics》上发表了这项创新研究。他们开发了一个基于自建模网络(self-modeling network)的多模态自适应智能体模型，系统比较了不同同步性和同步转换检测方法对社会互动中亲和行为的影响。该模型同时考虑了运动(m)、情感表达(b)和语言(v)三种模态，能够模拟两个智能体在动态环境中的互动过程。

研究人员采用了网络导向的建模方法，通过状态节点和连接权重构建动态系统模型。模型包含三个层次：基础层模拟感知、表征、准备和执行等认知过程；一阶自适应层通过T状态实现兴奋性阈值调节；二阶自适应层通过H状态实现元可塑性(metaplasticity)控制。研究重点比较了四种同步性检测方法：互补差异法(compdiff)、皮尔逊相关系数法(swcorrcoef)、信号匹配法(swsm)和平均互信息法(swami)，以及三种同步转换检测方法：基于标准差(stdev)、基于平均绝对差(avabs)和基于最大最小差(maxminabs)的方法。

实验设计采用多情境轮换设置，两个智能体在不同时间段分别接收刺激、允许交流，形成包括单独刺激、共同刺激、允许交流和无交流等多种情境组合。每种方法组合都进行了720时间单位的模拟运行，通过比较各状态激活值的时间平均值、时间序列的均方根误差(RMSE)和相关系数等指标进行评估。

同步性与同步转换检测方法的比较分析

研究发现，不同同步性检测方法产生的激活水平存在显著差异。皮尔逊相关系数法和信号匹配法产生的同步性检测值最高，而平均互信息法得到的值最低。就同步转换检测而言，最大最小差法产生的转换检测值最高，平均法最低。这种差异在人际同步性检测中尤为明显，互补差异法由于采用瞬时计算而非滑动窗口，其结果与其他方法差异最大。

智能体间主观检测的一致性分析

尽管两个智能体使用相同的检测机制，但其主观感知却存在差异。互补差异法下两者相关性最高(0.963)，几乎完全一致；而皮尔逊相关系数法下相关性最低(0.321)。这表明基于瞬时计算的方法更容易产生一致的主观体验，而基于历史数据的方法则受个体差异影响更大。

主观与客观检测的比较分析

研究发现主观检测与客观测量之间存在显著差异。在同步性检测方面，除信号匹配法外，其他方法的主客观检测均呈显著相关，但相关系数最高仅达0.413。同步转换检测的相关性更低，最高仅为0.192。这证实了主观感知与客观测量本质上是不同的建构，在研究和应用中需要明确区分。

研究还发现，同步性检测、同步转换检测与亲和行为（通过T状态兴奋性阈值降低表示）均呈显著负相关，证实了同步性及其转换确实促进了行为适应性。有趣的是，人际同步性与同步转换呈正相关(0.493)，而人际同步性与内同步性(intrapersonal synchrony)高度相关(0.896)，表明个体内部协调与人际协调存在内在联系。

这项研究通过计算建模方法首次系统比较了不同同步性和同步转换检测方法的效果，揭示了主观感知与客观测量之间的差异，以及不同智能体间感知的不一致性。研究发现强调，在社会互动研究中需要谨慎选择检测方法，并同时考虑主观和客观视角。基于瞬时计算的方法（如互补差异法）可能更适合捕捉主观体验，而基于滑动窗口的方法（如皮尔逊相关系数法）则更适合客观测量。

该研究对心理咨询、人机交互和社交机器人设计具有重要启示。在心理咨询中，治疗师和来访者对同步性的主观感知差异可能影响治疗关系，而识别同步转换点可能比追求持续同步更重要。在人机交互领域，研究结果为设计更自然的社交机器人提供了理论指导，帮助机器人更好地理解和响应人类的社交节奏。

未来研究可进一步探索更精细的同步转换检测方法，如专门识别治疗联盟破裂(alliance rupture)的算法，并将模型与真实世界数据（如运动追踪和生理传感数据）进行验证，推动理论模型与实际应用的深度融合。