吳 桐 張宜靜

(1.北京建筑大學(xué)機電與車輛工程學(xué)院, 北京 102616; 2.清華大學(xué)工業(yè)工程系, 北京 100084)

1 引言

隨著智能科學(xué)的發(fā)展以及任務(wù)復(fù)雜性的提高,團隊作為組織執(zhí)行任務(wù)的基本單位得到廣泛應(yīng)用。在人人團隊中,成員經(jīng)常在溝通、人際關(guān)系、資源分配等方面發(fā)生沖突;而在人和機(智能體或機器人)組成的團隊中,兩者會在意圖表達(dá)、信息獲取、信息分析、決策邏輯和行動執(zhí)行等方面產(chǎn)生沖突[1]。心智模型(Mental Model)提供了一種機制,可以幫助成員預(yù)測隊友的行為,從而促進(jìn)行動的協(xié)調(diào)[2]。

心智模型的研究受到了廣泛關(guān)注,心理學(xué)[3]、組織管理學(xué)[4]、人因?qū)W[5]等領(lǐng)域探討了不同任務(wù)背景下心智模型的定義、特點與形成。隨著團隊任務(wù)復(fù)雜性的增加,人們逐漸將心智模型應(yīng)用于團隊協(xié)作中,并提出共享心智模型(Shared Mental Model)的概念[6]。此后,各個領(lǐng)域的研究人員探討了共享心智模型的組成、測量及其對團隊績效的影響。隨著人工智能的發(fā)展,人們將共享心智模型的研究擴展到人機系統(tǒng)中并探討其對人機團隊績效的影響。

本文系統(tǒng)梳理心智模型的概念發(fā)展、特點與形成;探討共享心智模型的概念、類型、測量以及在人機團隊中的應(yīng)用,并辨析共享心智模型與團隊心智模型(Team Mental Model)的概念;討論共享心智模型對團隊績效的影響,總結(jié)現(xiàn)有研究及分析未來研究方向。

2 心智模型

2.1 概念發(fā)展

心智模型最早由Craik[7]在1943 年提出,是將外部世界的認(rèn)知轉(zhuǎn)化為頭腦中的模型,用于表示人對系統(tǒng)的內(nèi)部表征。隨后,心智模型的概念被廣泛應(yīng)用于很多領(lǐng)域。在認(rèn)知心理學(xué)領(lǐng)域,Johnson-Laird[8]認(rèn)為心智模型是個體為了對外部現(xiàn)象進(jìn)行合理解釋,所構(gòu)建的與外部現(xiàn)象相似的簡化知識結(jié)構(gòu)。在人因?qū)W領(lǐng)域,Rouse 等[5]將其定義為“人生成對系統(tǒng)目的和形式的描述,對系統(tǒng)功能和觀察到的系統(tǒng)狀態(tài)的解釋以及對未來系統(tǒng)狀態(tài)的預(yù)測的機制”,認(rèn)為心智模型是幫助人與環(huán)境交互的有組織的知識結(jié)構(gòu)。在組織管理學(xué)領(lǐng)域,Senge[4]認(rèn)為心智模型存在于人的內(nèi)心深處,包括一些假設(shè)、偏見、規(guī)則、印象等,影響人如何理解外部世界并采取行動,是人在日常生活中所形成的某種特定的觀念、思維模式、行為習(xí)慣,指導(dǎo)人的思考和行為模式。在產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域,Norman[9]認(rèn)為心智模型存在于用戶大腦中,是對交互產(chǎn)品的概念與行為的知識。Alan[10]曾提出3個模型:表現(xiàn)模型、實現(xiàn)模型和用戶心智模型,當(dāng)產(chǎn)品的表現(xiàn)模型與用戶心智模型更接近時,會產(chǎn)生良好的用戶體驗?？傮w而言,心智模型是個體對交互環(huán)境的理解、認(rèn)知而形成的內(nèi)部表征,可視為個體的認(rèn)知結(jié)構(gòu),不僅包含知識內(nèi)容和知識結(jié)構(gòu),還包含行為和態(tài)度兩方面[11],幫助描述、解釋和預(yù)測環(huán)境中的事件。

目前,心智模型的概念已廣泛應(yīng)用于人機交互領(lǐng)域。Norman[12]認(rèn)為心智模型實例化了對象和事件之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系,從而允許人規(guī)劃行動、解釋和預(yù)測外部事件。Gentner 等[13]將人與物理設(shè)備、系統(tǒng)界面交互時所產(chǎn)生的內(nèi)在心理表征稱為心智模型,用于描述人對外部世界的認(rèn)知,如計算機系統(tǒng)是什么及如何工作的[14]。Payne[15]認(rèn)為心智模型可用來標(biāo)記人對使用系統(tǒng)相關(guān)知識的不同方面,包括系統(tǒng)的工作流程、組成部分及其相互關(guān)系等。梁穎[16]認(rèn)為心智模型是指人對產(chǎn)品的理解,由目標(biāo)、任務(wù)、概念、表現(xiàn)形式四部分構(gòu)成。

總的來說,心智模型的概念是不斷發(fā)展的,且與其任務(wù)背景和研究領(lǐng)域相關(guān)聯(lián)。社會學(xué)、心理學(xué)、組織管理學(xué)等領(lǐng)域中多是對心智模型的定性描述,其范圍較廣,多包括偏見、態(tài)度等;而在人因?qū)W、產(chǎn)品設(shè)計等領(lǐng)域中的心智模型,多描述為與產(chǎn)品、任務(wù)相關(guān)的程序、規(guī)則等,且具有一定框架和規(guī)范。本文將主要探討復(fù)雜人機系統(tǒng)中與任務(wù)相關(guān)的、人與機交互過程中形成的心智模型。

2.2 特點與形成

對特定任務(wù)、系統(tǒng)或產(chǎn)品的心智模型的構(gòu)建是一個動態(tài)過程,并受到諸多因素影響。Norman[9]認(rèn)為人會受到以前使用類似產(chǎn)品的經(jīng)驗,或是使用該產(chǎn)品所要實現(xiàn)的目標(biāo)而對產(chǎn)品概念和行為產(chǎn)生的一種期望的影響而構(gòu)建心智模型。Wilson 等[17]認(rèn)為,心智模型是系統(tǒng)或任務(wù)用戶根據(jù)以往經(jīng)驗和當(dāng)前觀察結(jié)果形成的表征。因此,人最初形成的心智模型可能是存在缺陷的。Norman[12]認(rèn)為心智模型是不完整的,包含不完整的工作領(lǐng)域描述、工作流程快捷方式、大量的信息缺失和不確定性等。Veer[18]提出類似觀點,認(rèn)為心智模型是功能性的,而不是現(xiàn)實世界的完整或準(zhǔn)確表征。Bansal[19]認(rèn)為,心智模型是人對交互系統(tǒng)的看法,是基于信念而不是基于事實。當(dāng)使用不準(zhǔn)確或不完整的心智模型時,就會以不同的效率和效果發(fā)揮作用[9]。

用戶心智模型通過與系統(tǒng)交互而不斷迭代,并趨于準(zhǔn)確或完整。Hwang 等[14]表示,心智模型是通過與系統(tǒng)交互逐漸形成的,人根據(jù)自己的經(jīng)驗或與系統(tǒng)交互來獲取和擴展,并構(gòu)建成各種形式。Marhan 等[20]認(rèn)為,心智模型通過不斷融合新信息以擴大對交互系統(tǒng)的認(rèn)識。雖然,最初構(gòu)建的心智模型是基于以往經(jīng)驗以及根據(jù)設(shè)計師心智模型而形成的培訓(xùn)等,但在與系統(tǒng)交互過程中會隨系統(tǒng)演化和更新發(fā)生變化,從而形成與實際系統(tǒng)模型更相符的心智模型[21]。

總的來說,心智模型是根據(jù)經(jīng)驗知識、所受的培訓(xùn)、對情境的感知、與系統(tǒng)的交互[22]以及對所要達(dá)成目標(biāo)的期望構(gòu)建而成,因而人最初構(gòu)建的心智模型往往是片面的,缺乏系統(tǒng)整體性。然而,在交互過程中,會根據(jù)系統(tǒng)反饋不斷動態(tài)地修改原有心智模型,從而形成更完整、自洽的準(zhǔn)確模型。

3 共享心智模型

3.1 概念

航空航天、航海等復(fù)雜系統(tǒng)領(lǐng)域中,任務(wù)常由人或是由人和人工智能體組成的團隊共同完成。協(xié)同中會由于團隊成員間擁有不同的心智模型而導(dǎo)致協(xié)同不暢、效率不高甚至任務(wù)失敗。因此,團隊成員間需要共享心智模型。

Converse 等[6]首次將心智模型的概念擴展到團隊層面,提出共享心智模型的概念,用于表示團隊成員對相關(guān)環(huán)境中關(guān)鍵元素的知識或信念共享的、有組織的理解和心理表征[23]。Jonker 等[24]表示,共享心智模型是一個分布式結(jié)構(gòu),包含團隊協(xié)作所需的知識以及所要實現(xiàn)的功能。Yusoff等[25]認(rèn)為,共享心智模型是在團隊成員互動過程中發(fā)展而成,融合了單個成員的心智模型,從而使成員的心智模型相似或共享。Schelble 等[26]認(rèn)為,共享心智模型是團隊協(xié)作的一種涌現(xiàn)狀態(tài)。隨時間推移,共享心智模型不斷發(fā)展,團隊成員在交互過程中不斷擁有共享、組織和分布的知識?？偟膩碚f,共享心智模型不僅包含與任務(wù)相關(guān)的知識,還包含團隊協(xié)作相關(guān)的知識,是在團隊成員之間創(chuàng)造共享的理解[27]。當(dāng)人對共享任務(wù)和彼此角色有相似的理解時,這種共享的心智模型將使團隊表現(xiàn)更好,因為他們能準(zhǔn)確預(yù)測隊友的需求和行為[28]。

共享心智模型有時也被稱為團隊心智模型[29]。盡管它們本質(zhì)上相似,但也存在細(xì)微差異[28]。團隊心智模型的使用在某種程度上削弱了共享性,并試圖將重點放在由團隊合作產(chǎn)生的集體知識結(jié)構(gòu)(Collective Knowledge Structures)的研究上[30]。共享性是指成員心智模型彼此一致或趨同的程度,并不表示完全相同的心智模型[31]。本文不區(qū)分共享心智模型和團隊心智模型,統(tǒng)稱為共享心智模型。

3.2 組成

在復(fù)雜任務(wù)和團隊協(xié)作的情況下,操作員通常會同時構(gòu)建多個不同的心智模型。Cannon-Bowers 等[32]最先提出共享心智模型的4 種組成:設(shè)備模型,任務(wù)模型、團隊協(xié)作模型、隊友模型。Goodrich 等[33]認(rèn)為良好的團隊協(xié)作需要團隊成員擁有隊友模型、團隊交互模型、團隊任務(wù)模型。Webber 等[34]提出共享心智模型的三維結(jié)構(gòu),將其按照知識分為描述性、程序性和策略性。Mathieu 等[35]將共享心智模型分為任務(wù)模型和團隊模型,這個二維結(jié)構(gòu)是對Cannon 的四維結(jié)構(gòu)的歸納和補充。目前,這一二維結(jié)構(gòu)得到了大多數(shù)研究者的認(rèn)可。但Jonker 等[24]將共享心智模型劃分為團隊活動和物理組件。其中,團隊活動包括任務(wù)執(zhí)行和團隊交互;物理組件包括團隊成員和設(shè)備等。Cannon-bowers 等[36]研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)團隊成員擁有相似的態(tài)度/信念時,他們會對任務(wù)或環(huán)境產(chǎn)生一致的解釋,從而做出有效決策。所以,共享心智模型不僅包括關(guān)于任務(wù)、設(shè)備、團隊等方面的知識內(nèi)容和結(jié)構(gòu),還應(yīng)包括情感、態(tài)度或信念等[37]。

3.3 測量

共享心智模型不僅是指團隊成員擁有共享、重疊或相似的知識結(jié)構(gòu),也包括團隊成員知識的互補及分布[38]。共享心智模型的測量揭示團隊成員關(guān)于已知元素的內(nèi)容和元素間關(guān)系的趨同程度,通常分為2 個步驟:個體心智模型測量及團隊成員心智模型相似度測量[39]。其中,個體心智模型測量包括心智模型的啟發(fā)和表征[40],通過采用一定刺激(需包含特定任務(wù)情境的關(guān)鍵特征)引導(dǎo)個體展現(xiàn)自己知識結(jié)構(gòu)的內(nèi)容和元素,并進(jìn)一步表征其內(nèi)在結(jié)構(gòu)及其關(guān)系,從而使心智模型得以觀察和描述;而心智模型相似度一般通過計算團隊成員間心智模型的相似程度得到[41]。

首先是個體心智模型的測量。心智模型測量需要獲取其內(nèi)容和結(jié)構(gòu)[42],因此測量方法可分為啟發(fā)和表征2 種。啟發(fā)式方法主要用于獲取知識內(nèi)容,表征方法主要用于獲得知識結(jié)構(gòu)。常用的啟發(fā)式方法有認(rèn)知訪談法、出聲思考法、內(nèi)容分析法、配對比較法、概念映射法、卡片分類法、因果圖法、有序樹法等[43]。配對比較法和概念映射法是目前研究中應(yīng)用最廣泛的測量方法。配對比較法需要參試者對概念間的關(guān)系兩兩評級,以獲得心智模型[44-45];概念映射法需要參試者在預(yù)先設(shè)定的層次結(jié)構(gòu)中,描述某任務(wù)領(lǐng)域的概念及其相互關(guān)系,以生成概念網(wǎng)絡(luò)來表征心智模型。Ellis[46]請參試者使用代表任務(wù)不同方面的概念填充地圖中的空格,從而表征其關(guān)于任務(wù)的知識結(jié)構(gòu)。由于部分啟發(fā)式方法(如配對比較法)無法獲取操作員頭腦中對知識的組織結(jié)構(gòu),因此需要通過表征方法進(jìn)一步分析。常用表征方法有路徑搜索法、多維標(biāo)度法、社會網(wǎng)絡(luò)分析法等。它們是基于概念間的關(guān)聯(lián)強度而建立概念網(wǎng)絡(luò)模型的方法[47],即將相似性評定矩陣轉(zhuǎn)換成概念間的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系圖,以表征操作員的知識結(jié)構(gòu)[35,48-51]。通過啟發(fā)和表征方法測量得到的心智模型往往可以表征成一個向量、矩陣、網(wǎng)絡(luò)或圖[52],從而進(jìn)行后續(xù)相似度測量。

結(jié)構(gòu)化和量化后的心智模型可能是不完整的[53]。因此,研究者常會輔助采用認(rèn)知訪談、行為觀察等方式,用于心智模型的輔助測量。Nikolic 等[54]觀察飛行員的操作行為以識別其思維過程、目標(biāo)及意圖。Perelman 等[55]基于飛行路徑,判斷操作員的心智模型。也有研究通過如眼動等生理測量方法推斷心智模型。Sarter 等[56]結(jié)合眼動數(shù)據(jù)與訪談結(jié)果來探索飛行員的心智模型。Abid 等[57]通過記錄操作員在完成任務(wù)過程中對感興趣的區(qū)域(Area of Interest,AOI)的注視次數(shù)、順序以及凝視時間來預(yù)測其心智模型。此外,也有研究將情境意識評估作為輔助測量。Zhang等[58-59]的研究證實,情境意識水平可預(yù)測操作員的心智模型。

通過心智模型相似度測量評估團隊成員間不同方面心智模型的相似程度,常用的測量方法有相關(guān)系數(shù)法、路徑搜索法、社會網(wǎng)絡(luò)分析法、距離比公式等,可通過計算得到一些指標(biāo),如Person相關(guān)系數(shù)、QAP 系數(shù)(Quadratic Assignment Procedure)、C 系數(shù)(Closeness Index)等,來衡量個體心智模型間的相似程度[60]。張櫻之[52]采用Person相關(guān)系數(shù)計算了團隊成員間不同方面心智模型的相似度;Mathieu 等[35]分析了任務(wù)和團隊心智模型,并計算QAP 系數(shù)以判斷成員間心智模型的相似度;Resick 等[44]通過路徑搜索法得到C 系數(shù)以衡量心智模型的相似程度。

3.4 人機共享心智模型

自動化和人工智能技術(shù)已廣泛應(yīng)用于航空航天、核電、醫(yī)療、交通等領(lǐng)域,用于降低操作員的工作負(fù)荷,提高系統(tǒng)可靠性,但同時也帶來了諸多問題。研究表明,人機協(xié)同效率低的原因是人和機的心智模型不一致。很多研究人員將實際系統(tǒng)模型等同于設(shè)計師心智模型[61-63],因此,他們認(rèn)為使用科技產(chǎn)品時出現(xiàn)問題的根本原因是用戶和設(shè)計師心智模型之間的偏差[62]。Zhang[63]表示,信息科技產(chǎn)品是基于設(shè)計師心智模型開發(fā)的,用戶在與這些產(chǎn)品交互時會形成自己的理解,并預(yù)測產(chǎn)品的反饋,當(dāng)用戶與設(shè)計師的心智模型不同時,往往會導(dǎo)致交互困難[61]。但隨著智能科學(xué)的發(fā)展,傳統(tǒng)自動化系統(tǒng)正逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂凶灾涡?、社會性、反?yīng)性、主動性、進(jìn)化性的智能體[64],它們具有自主的心智模型。人機關(guān)系也隨之發(fā)生本質(zhì)變化,機器從工具轉(zhuǎn)變?yōu)槿祟惖暮献骰锇?同人類分擔(dān)工作并一起實現(xiàn)任務(wù)目標(biāo),人機關(guān)系逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槿藱C協(xié)同合作[65]。這意味著在智能體高度自治的水平下,人和機需要理解彼此的意圖和行動,從而實現(xiàn)真正意義上的人機共享心智模型。

目前,共享心智模型的研究已出現(xiàn)在人-人工智能體團隊中,其中,人工智能體是具有一定的感知、計算和行動能力的系統(tǒng)[66]。Stubbs 等[67]研究發(fā)現(xiàn),隨著遠(yuǎn)程機器人自主性的增加,操作員對機器人行為的困惑從關(guān)于環(huán)境數(shù)據(jù)收集問題轉(zhuǎn)移到機器人執(zhí)行某一行動的原因,因而花費更多時間來理解機器人的決策行為。因此,這就需要人和機之間建立一個共同基礎(chǔ)。Gervits 等[68]認(rèn)為,人機共享心智模型表示團隊中所有智能體的共同基礎(chǔ),包括每個智能體的知識和信念狀態(tài)以及它們的相似程度。Yusoff 等[25]認(rèn)為,共享心智模型是人機協(xié)作領(lǐng)域的一種認(rèn)知結(jié)構(gòu),促進(jìn)人類操作員與人工智能體間的相互理解,預(yù)測隊友可以完成共享任務(wù)的哪些部分,從而調(diào)整行為以支持聯(lián)合工作。Scheutz 等[69]認(rèn)為人機共享心智模型包含關(guān)于團隊成員的詳細(xì)信息(如,成員的意圖、目標(biāo)、知識、能力等)。Flemisch 等[70]認(rèn)為,人與機成功結(jié)合的關(guān)鍵之一是關(guān)于團隊成員能力、權(quán)限、控制和責(zé)任的心智模型的一致性和兼容性。因此,一個成熟的人-人工智能體團隊中的共享心智模型需要包含任務(wù)模型和團隊模型[28]。智能體維護(hù)這些知識表征,根據(jù)感知和推理更新它們,并以此來適應(yīng)行為[68]。事實上,現(xiàn)有關(guān)于人機共享心智模型的描述主要表現(xiàn)在知識內(nèi)容與結(jié)構(gòu)方面的共享,尚未涉及到情感或態(tài)度層面。

如果機器人和人類能夠動態(tài)分配任務(wù)和共享信息,那么團隊會更加高效[71]。然而,機器人難以在人類認(rèn)知水平上發(fā)揮作用,它們沒有人類的直覺,必須依靠明確的數(shù)學(xué)形式來近似人類隊友的心理狀態(tài),并做出相應(yīng)計劃。很多研究人員開發(fā)了人機共享心智模型框架[66,69,72],用于捕獲關(guān)于團隊、任務(wù)和環(huán)境狀態(tài)的信息以及團隊成員間共享的與任務(wù)相關(guān)的知識。此外,人類操作員和人工智能體間的通信依賴于用于顯示、獲取和傳遞信息的接口/通信模塊,因此,他們需要以相同的模式或邏輯進(jìn)行交互和溝通,并對彼此的行為產(chǎn)生理解。同人人協(xié)作一樣,有效的人機協(xié)作基于對彼此能力的共同理解[73]。

為了使人類操作員和人工智能體實現(xiàn)有效協(xié)同,對人而言,必須了解智能體的輸出及決策過程以建立用于和人工智能體協(xié)同的心智模型;對人工智能體而言,需要在設(shè)計中嵌入用戶已有的心智模型,不僅包括用戶關(guān)于任務(wù)、設(shè)備等方面的知識,還應(yīng)包括他/她的態(tài)度、溝通方式等,用于構(gòu)成智能體的初始心智模型。在人機協(xié)同過程中,人工智能體利用已嵌入的模型預(yù)測人類行為,并更新其輸出及表達(dá)形式以適合用戶,從而幫助人類更好地理解智能體[74]。隨著成員間不斷交互,對彼此的理解增加,心智模型反復(fù)迭代,從而促使人機共享心智模型的程度增加,提高團隊協(xié)同效率。

4 共享心智模型對團隊績效的影響

共享心智模型有助于描述、解釋和預(yù)測團隊行為,從而使團隊成員能夠有效溝通與協(xié)調(diào),并適應(yīng)團隊變化[24]。當(dāng)團隊成員具有相似的心智模型時,他們會達(dá)到高績效水平。相似的知識可以幫助團隊成員形成對工作任務(wù)的一致理解,而相似或相容的情感與信念可推動團隊形成良好的合作氛圍,并指導(dǎo)團隊行動[3]。

人人團隊中,共享心智模型對團隊績效有顯著影響。Lim 等[75]將共享心智模型分為任務(wù)模型和團隊模型兩部分,發(fā)現(xiàn)相似的任務(wù)模型與團隊模型都能促進(jìn)團隊績效的提高。Mathieu 等[76]的研究表明,任務(wù)模型可顯著提高團隊績效,且團隊模型與任務(wù)模型的交互作用與團隊績效正相關(guān)。此外,研究發(fā)現(xiàn),團隊過程可以調(diào)節(jié)共享心智模型與團隊績效的關(guān)系。對于團隊過程,研究人員提出了許多變量,包括溝通、協(xié)調(diào)、沖突等行為表現(xiàn)。Mathieu 等[35]發(fā)現(xiàn),共享心智模型通過影響成員間的溝通和協(xié)調(diào),進(jìn)而影響團隊績效。Ilgen[77]提出另一類中介機制,即涌現(xiàn)狀態(tài),具有典型內(nèi)在動態(tài)性的團隊屬性[78],隨團隊情境、輸入、過程和結(jié)果變化而變化,包括團隊凝聚力、集體效能感等。Mathieu 等[76]的研究表明,任務(wù)模型通過提高集體效能感,從而增加團隊績效。因此,共享心智模型不僅有助于團隊成員間的合作協(xié)調(diào),也可提升集體效能感、團隊凝聚力等,從而影響團隊績效。

人機團隊中,共享心智模型也可以促進(jìn)團隊成員的交互與協(xié)調(diào)。Nikolaidis 等[79]通過交叉訓(xùn)練使人機團隊共享心智模型,結(jié)果發(fā)現(xiàn),高水平的共享心智模型可提高團隊流暢度。Scheutz 等[69]發(fā)現(xiàn),和人共享心智模型的機器人可以感知人類操作員的表現(xiàn)和當(dāng)前狀態(tài)的變化等信息,通過積極主動地溝通與規(guī)劃,提高團隊協(xié)作能力和績效。Gervits 等[72]研究了空間機器人任務(wù)領(lǐng)域中的共享心智模型。實驗發(fā)現(xiàn),人和機器人擁有共享的心智模型可提高任務(wù)績效和團隊效率,但并未改善人類操作員的工作負(fù)荷及情境意識。Gervits在2020 年的研究支持了此結(jié)果[68]。Li 等[80]基于BW4T(the BlocksWorlds for Teams)測試平臺研究了人機團隊完成聯(lián)合行動任務(wù)時不同類型的信息共享對績效的影響。研究發(fā)現(xiàn),人類操作員與人工智能體間共享目標(biāo)可提高完成任務(wù)的效率,而同時共享目標(biāo)和信念(包括色塊位置、其他智能體狀態(tài)等)會使人類操作員信息過載,從而降低團隊績效。Bansal 等[81]認(rèn)為,人類操作員和人工智能體擁有不同的專業(yè)知識,當(dāng)他們知道如何以及何時互補時,就會達(dá)到最高績效。也就是說,在人機共同決策的情況下,人工智能體根據(jù)給定輸入提供建議,并由人類操作員決定是否接受。這取決于人類操作員對人工智能體能力的心智模型,當(dāng)這一心智模型與實際系統(tǒng)模型不符時,會產(chǎn)生次優(yōu)決策。此外,當(dāng)人和人工智能體使用不同的空間心智模型時,會產(chǎn)生不同的空間問題解決方案,并導(dǎo)致更高的工作負(fù)荷,以及信任和團隊情境意識的崩潰[82]。Perelman 等[83]同樣表示,當(dāng)人類成員對人工智能體行為的預(yù)期與人工智能體實際行為或意圖不匹配時,就會出現(xiàn)信任降低與摒棄人工智能體的情況。

一般而言,管理學(xué)、心理學(xué)等領(lǐng)域中研究人人團隊,考慮的是人人共享心智模型,目的是提高管理效率和團隊協(xié)同效率;而人機共享心智模型的應(yīng)用更多是為了提升復(fù)雜人機系統(tǒng)設(shè)計的適人性以及人機系統(tǒng)的運行效率。無論人人團隊還是人機團隊,當(dāng)團隊成員共享心智模型或心智模型的相似度較高時,他們會更有效地協(xié)調(diào)行動,從而取得更高的團隊績效。

5 總結(jié)與展望

心智模型的概念得到了學(xué)術(shù)界的關(guān)注,以此為切入點,研究人員探討了其概念組成、類型特點、測量方法及其對績效的影響。并進(jìn)而拓展到人人和人機團隊,探討了共享心智模型的概念、測量及其對團隊績效的影響[29-30]。相對機器的智能性和自主性的大幅提升,共享心智模型的研究尚未能有與之匹配的進(jìn)展,其原因可能是心智模型是基于個人內(nèi)隱的思維構(gòu)建而難以觀測和量化,因此阻礙了其與人工智能的聯(lián)合應(yīng)用和發(fā)展。隨著智能科學(xué)的發(fā)展和人機協(xié)同任務(wù)的增多,人機心智模型不一致所導(dǎo)致的安全風(fēng)險已被關(guān)注和研究,也引起了人因?qū)W、人機交互、人工智能等領(lǐng)域的研究興趣。

共享心智模型相關(guān)研究目前在以人人團隊為背景的居多,結(jié)合人機團隊的研究較少。因此,人機共享心智模型的研究尚存在以下空白和挑戰(zhàn):①人機團隊中機的特征存在顯著差別,首先需要探討傳統(tǒng)共享心智模型理論框架和模型的適用性,并基于不同類型的人機團隊以及不同的任務(wù)特性,構(gòu)建人機共享心智模型的理論框架,為人工智能體的設(shè)計提供依據(jù);②現(xiàn)存的共享心智模型測量方法主要是通過識別個體心智模型并測量團隊心智模型的相似度2 個步驟實現(xiàn)。未來隨著智能科學(xué)的發(fā)展,可探討不同類型智能體與人共享心智模型的辨識和測量方法;③此外,還需探討人機團隊中共享心智模型的形成會受到哪些因素影響,以及可以通過何種方法和過程促進(jìn)人機共享心智模型的形成等。研究相關(guān)結(jié)果可為人機團隊中人的訓(xùn)練提供理論支持。

當(dāng)機器的智能性和自主性水平較低時,人機共享心智模型實質(zhì)上存在于人類操作員與機器設(shè)計師之間。而隨著人工智能體自主性的提高,未來將探討人與不同類型(智能水平)人工智能體之間如何共享心智模型。共享心智模型的研究將從人人團隊到人-機器團隊,再到未來人-智能體/機器人團隊。面對團隊成員主體特征的變化,研究的重點和內(nèi)容也隨之改變,如何真正實現(xiàn)人機共享心智模型,是值得人因?qū)W、人工智能和心理學(xué)等領(lǐng)域共同關(guān)注和研究的主題。