《Proceedings of the Design Society》：Neurocognitive assessment of generative AI on designers’ creative cognition: evidence from biologically inspired design tasks
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在仿生设计（BID）过程中，设计师使用生成式人工智能（GenAI）工具来理解生物灵感。研究人员调查了在BID中使用ChatGPT对设计师创造性思维的影响。研究人员向30名设计师展示了三种模式的BID刺激：仅BID、仅ChatGPT和BID+ChatGPT；并在
在仿生设计（BID）过程中，设计师使用生成式人工智能（GenAI）工具来理解生物灵感。研究人员调查了在BID中使用ChatGPT对设计师创造性思维的影响。研究人员向30名设计师展示了三种模式的BID刺激：仅BID、仅ChatGPT和BID+ChatGPT；并在四个设计阶段记录了他们的脑电图（EEG）数据。通过平均β和α任务相关功率（TRP）分别测量收敛思维（CT）和发散思维（DT），分析他们的创造力。结果表明，BID刺激对CT和DT的影响依赖于模式和阶段，表明CT和DT是连续的过程。
本文对发表在《Proceedings of the Design Society》上的题为“Neurocognitive assessment of generative AI on designers’ creative cognition: evidence from biologically inspired design tasks”的论文进行解读。该研究聚焦于设计师在概念设计阶段运用仿生设计（Biologically-Inspired Design, BID）方法时，集成生成式人工智能（Generative Artificial Intelligence, GenAI）工具对其创造性认知的影响。尽管已有研究表明此类集成会影响设计结果的创造力，但GenAI工具与BID方法结合如何影响设计师创造性思维的内在机制仍不明确。因此，研究人员旨在探究将ChatGPT与BID集成对设计师创造性思维的影响，并利用神经认知测量手段对此进行评估。
作者为开展研究采用了几项主要关键技术方法。研究人员招募了30名设计相关课程的本科生，分为三组，分别接受仅BID、仅ChatGPT和BID+ChatGPT三种模式刺激。实验包含生物现象理解、问题阅读、创意生成和概念细化四个阶段，全程使用EMOTIV EPOC X 14通道脑电图（EEG）设备采集数据。预处理采用MATLAB和EEGLAB工具箱，计算任务相关功率（Task-Related Power, TRP）作为α和β频带的归一化比值，用以反映发散思维（DT）和收敛思维（CT）。
研究结果部分，论文主体通过多个小节展开。在引言中，作者指出BID虽能产生创造性设计，但因设计师对生物现象理解有限而未充分利用，GenAI工具的引入可能提供帮助，但缺乏对创造性思维影响的认知层面证据。文献综述从GenAI在概念设计中的应用、其对设计创造力的影响以及α-β脑电相关标记三方面梳理，发现现有研究在GenAI、设计方法与创造性思维交叉领域存在空白。方法论详细描述了实验对象筛选、分组、流程控制及数据采集设置，强调通过控制提示技术避免变异。数据处理与分析说明了从分段、伪迹去除、滤波到频带提取的标准流程，以及TRP的计算公式。结果部分展示了各组在不同阶段的α和β平均TRP值，发现α和β频带均呈现去同步化趋势，表明设计任务积极调动了认知努力和决策适应，且不同组在不同阶段表现出特异性模式。讨论部分针对两个研究问题展开：不同BID刺激模式如何通过α频带影响设计师的发散思维，以及通过β频带影响收敛思维。作者分析认为，仅BID组可能经历较高的任务相关认知需求，而BID+ChatGPT组在收敛思维相关神经活动上表现更强。最后，结论部分指出，BID刺激对创造性思维的影响具有模式和阶段依赖性，支持CT和DT作为连续过程的观点，并展望了GenAI与BID有效集成可帮助设计师最大化创造潜力。
在讨论中，研究人员强调，仅BID组表现出最多的α去同步化，这可能与独立生成和细化想法所需的联想思维有关；仅ChatGPT组α去同步化最少，可能因为参考转录本支持了内部注意和记忆检索；BID+ChatGPT组则表现出中度α去同步化，暗示探索与评价处理的平衡。对于β频带，BID+ChatGPT组在所有阶段表现出最多的β去同步化，这被解释为与目标导向任务和系统问题解决相关的收敛思维神经关联，可能因为该模式需要更多选择、组织和提炼信息。仅BID组在生物现象理解阶段出现β同步，而在后续阶段去同步，反映了专注注意和整合需求。仅ChatGPT组在两个阶段出现β同步，可能表明依赖外部工具带来的认知稳定性。尽管统计检验未发现组间显著差异，但这些趋势为初步探索提供了见解。
结论部分原文翻译如下：本研究侧重于理解参与者在设计过程中使用BID方法、ChatGPT或两者结合时其创造性思维的神经关联。结果表明，仅使用BID方法的第1组可能经历了相对较高的任务相关认知需求。使用脑电图作为神经认知测量手段，研究人员分析了各设计阶段参与者的α和β频带活动以评估其创造性思维。通过比较三组在各阶段的任务相关功率，该研究为刺激对构思过程中神经认知动态的影响提供了探索性见解。此外，它支持CT和DT在设计中是连续过程而非并行过程的观点。总之，这些发现指向将GenAI工具与BID有效集成，以帮助设计师最大化其创造潜力。
