Windows to the Artificial Mind : Psychological and Social Dynamics of Human-Robot Gaze Interactions

Abstract

Humanoidirobotit tekevät tuloaan ihmisten jokapäiväiseen elämään tarkoituksenaan toimia sosiaalisessa vuorovaikutuksessa ihmisten kanssa. Tällaiset robotit on suunniteltu muistuttamaan ihmistä sekä ulkonäöltään että käytökseltään, minkä vuoksi ihmisillä on taipumus inhimillistää humanoidirobotteja. Ihmiset myös reagoivat intuitiivisesti humanoidirobottien ”sosiaalisiin” viesteihin ikään kuin ne olisivat toisten ihmisten lähettämiä viestejä. Tässä väitöskirjassa tutkitaan tunne- ja tarkkaavuusreaktioita humanoidirobotin katseviesteihin, sillä katse on yksi keskeisimmistä keinoista ihmisten välisen vuorovaikutuksen sujuvoittamisessa ja säätelyssä.

Aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että humanoidirobotin suora katse (eli katsojaan kohdistuva katse) saa aikaan samanlaisia tunteisiin ja tarkkaavuuteen liitettyjä psykofysiologisia reaktioita kuin ihmisen suora katse. Ilmiön ajatellaan johtuvan ihmisen taipumuksesta liittää humanoidirobotteihin mielen ominaisuuksia. <i>Tutkimuksessa I</i> testattiin tätä hypoteesia vertailemalla psykofysiologisia reaktioita humanoidirobotti Naon suoraan ja käännettyyn katseeseen. Nao esiteltiin tutkittaville joko intentionaalisena (autonomisena) agenttina tai mekaanisena (ihmisen ohjaamana) koneena. Keskeisin tulos oli, että ainoastaan intentionaalisena esitellyn Naon suora katse lisäsi tutkittavien tarkkaavuuden kohdistamiseen liittyvää aivotoimintaa, mikä viittaa siihen, että mielen attribuutio vaikuttaa robotin katseen tulkintaan sosiaalisesti merkityksellisenä.

<i>Tutkimuksessa II</i> tarkasteltiin ihmisen ja robotin välisen vuorovaikutuksen kehityksellistä näkökulmaa vertailemalla 6-8 kuukauden ikäisten vauvojen psykofysiologisia reaktioita Naon ja ihmisen suoraan ja käännettyyn katseeseen sekä kontrolliärsykkeen suoraan ja käännettyyn asentoon. Tulokset osoittivat, että vauvojen tarkkaavuuden suuntautumista ja tunnesävyä heijastelevat reaktiot olivat yhtä lailla sensitiivisiä humanoidirobotin ja ihmisen katseen suunnalle, mutta eivät kontrolliärsykkeen asennolle. Nämä havainnot viittaavat siihen, että jopa pienet lapset tulkitsevat humanoidirobotin katseen sosiaalisesti merkittäväksi viestiksi.

Poispäin käännetty katse on yksi yleisimmistä tavoista viestiä sosiaalista hyljeksintää. <i>Tutkimuksessa III</i> tutkittiin, aiheuttaako Naon käännetty katse sosiaaliseen ulkopuolisuuteen liittyviä negatiivisia tunnereaktioita, ja verrattiin näitä reaktioita ihmisen käännetyn katseen aiheuttamiin reaktioihin. Tulokset osoittivat, että verrattuna suoraan katseeseen Naon käännetty katse lisäsi sosiaalisen ulkopuolisuuden tunnetta ja siihen liittyviä negatiivisia tunnereaktioita sekä alensi itsetuntoa. Nämä reaktiot eivät poikenneet voimakkuudeltaan ihmisen käännetyn katseen tuottamista reaktioista.

Tämän väitöskirjan tulokset lisäävät ymmärrystämme siitä, miten ihmiset reagoivat humanoidirobotin katseviesteihin, ja korostavat samalla robottien viestien sosiaalisen tulkinnan monimutkaisuutta. Tulokset tarjoavat arvokasta tietoa robottien kehittäjille, jotka pyrkivät suunnittelemaan mahdollisimman luonnolliseen vuorovaikutukseen kykeneviä humanoidirobotteja. Väitöskirjassa myös hahmotellaan tulevia tutkimussuuntia, joiden avulla voidaan edelleen tutkia ihmisen ja robotin välisen sanattomaan vuorovaikutukseen liittyviä psykologisia ja sosiaalisia ilmiöitä.

Humanoid robots are increasingly entering social fields with the aim of engaging in human-like interactions. These robots are designed to resemble humans in both appearance and behavior, leading people to attribute human characteristics such as mind to them. Moreover, individuals often respond intuitively to social signals from humanoid robots as if those signals were conveyed by another human. The present dissertation investigates affective and attentional responses to eye gaze signals from a humanoid robot, as gaze is one of the most central tools in facilitating and regulating human interaction.

Previous research has shown that compared to averted gaze, direct gaze (i.e., gaze directed at the observer) from a humanoid robot elicits greater psychophysiological responses associated with affect and attention. This phenomenon is thought to stem from the human tendency to attribute mind to humanoid robots. <i>Study I</i> tested this hypothesis by comparing psychophysiological responses to the direct and averted gaze directions of a humanoid robot Nao, which was introduced either as an intentional (autonomous) agent or a mechanical (human-controlled) device. The main finding was that the direct gaze of Nao increased brain activity related to attention allocation only when Nao was introduced as an intentional agent, suggesting that mind attribution influences the interpretation of robotic gaze as socially meaningful.

<i>Study II</i> explored the developmental aspects of human-robot interaction by comparing 6–8-month-old infants’ psychophysiological responses to the direct and averted gaze of Nao, a human, and a control stimulus. The results showed that infants’ responses indexing attention orienting and affective valence were similarly sensitive to the gaze direction of a humanoid robot and of a human, while the responses were not sensitive to the direction of the control stimulus. These findings suggest that even infants interpret the gaze of a humanoid robot as a socially significant signal.

Averted gaze is one of the most common methods used to signal social exclusion. <i>Study III</i> examined whether averted gaze from Nao elicits negative affective responses related to social exclusion and compared these responses to those elicited by a human. The results showed that, compared to direct gaze, the averted gaze of Nao increased subjective feelings of ostracism, along with various negative affective responses, and lowered implicit self-esteem. Notably, the intensity of these responses did not differ from those elicited by a human’s averted gaze.

Overall, these findings enhance our understanding of how people respond emotionally and attentionally to gaze signals from a humanoid robot, while also highlighting the complexity of interpreting robotic signals as social. The results offer valuable insights for developers aiming to design humanoid robots capable of naturalistic human interaction. Finally, the dissertation outlines directions for future research to further explore the psychological and social dynamics of nonverbal human-robot interaction.