[論文レビュー] Trust and Cognitive Load During Human-Robot Interaction

Muneeb Ahmad, Jasmin Bernotat+2 more|arXiv (Cornell University)|Sep 11, 2019

Social Robot Interaction and HRI参考文献 34被引用数 21

ひとこと要約

本研究では、協働的『ペアマッチング』ゲームを用いて、ハスキー（非人間型）およびペッパー（人間型）ロボットと対話する際の認知的負荷、信頼、人間化傾向の相互作用を調査した。結果として、認知的負荷と信頼の間に逆相関関係が認められ、ロボットの種別と誤り率に応じて信頼の好みが変化する三重相互作用が確認された。誤り率が高い状況ではペッパーが、低い状況ではハスキーがより信頼された。

ABSTRACT

This paper presents an exploratory study to understand the relationship between a humans' cognitive load, trust, and anthropomorphism during human-robot interaction. To understand the relationship, we created a \say{Matching the Pair} game that participants could play collaboratively with one of two robot types, Husky or Pepper. The goal was to understand if humans would trust the robot as a teammate while being in the game-playing situation that demanded a high level of cognitive load. Using a humanoid vs. a technical robot, we also investigated the impact of physical anthropomorphism and we furthermore tested the impact of robot error rate on subsequent judgments and behavior. Our results showed that there was an inversely proportional relationship between trust and cognitive load, suggesting that as the amount of cognitive load increased in the participants, their ratings of trust decreased. We also found a triple interaction impact between robot-type, error-rate and participant's ratings of trust. We found that participants perceived Pepper to be more trustworthy in comparison with the Husky robot after playing the game with both robots under high error-rate condition. On the contrary, Husky was perceived as more trustworthy than Pepper when it was depicted as featuring a low error-rate. Our results are interesting and call further investigation of the impact of physical anthropomorphism in combination with variable error-rates of the robot.

研究の動機と目的

• 高認知的負荷タスク条件下における人間-ロボット対話（HRI）における認知的負荷と信頼の関係を調査すること。
• 人間型（ペッパー）と非人間型（ハスキー）ロボットのデザインによる人間化が、協働状況における信頼認識に及ぼす影響を検討すること。
• ロボットの誤り率が協働タスク環境における信頼度と行動反応に与える影響を評価すること。
• 協働ゲームがHRIにおける信頼を高め、認知的負荷を軽減するかを検討すること。
• ロボットの種別と信頼性が、変動する認知的負荷下での信頼ダイナミクスに及ぼす調節効果を同定すること。

提案手法

• 記憶と協調性を要する『ペアマッチング』ゲームを設計し、高認知的負荷の協働タスクを模擬した。
• 非人間型（技術的ロボット）のハスキーと人間型（社会的表現を持つ）のペッパーという2種類のロボットを用い、人間化を操作した。
• 参加者がカードの位置を記憶し、ロボットと協調して選択を行うことで、認知的負荷を誘発した。
• 制御された照明条件下で検証されたオンラインピーク検出システムを用いて、瞳孔拡張を指標に認知的負荷を測定した。
• 参加者に対する前後信頼度評価を、標準化されたアンケートで収集し、信頼認識の変化を評価した。
• 信頼性に応じて誤り率（低 vs. 高）を体系的に変化させ、それが信頼と認識された信頼性に与える影響を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 協働タスク中のHRIにおいて、認知的負荷は信頼にどのように影響するか？
• RQ2 人間型対非人間型ロボットのデザインによる人間化は、協働状況における参加者の信頼に影響を及ぼすか？
• RQ3 ロボットの誤り率は、人間-ロボットチームにおける信頼認識にどのように調節効果を示すか？
• RQ4 協働ゲームによるロボットとの対話後に信頼度に有意な変化が生じるか？
• RQ5 ロボットの種別、誤り率、信頼認識の間の相互作用効果は何か？

主な発見

• 認知的負荷と信頼の間に有意な逆相関関係が認められ、認知的負荷が高くなるほど信頼度が低下した。
• ロボットの誤り率が低い状況では、参加者はペッパーではなくハスキーをより信頼した。これは、信頼性の高い非人間型ロボットに対する認知的信頼の高まりを示唆している。
• 誤り率が高い状況では、参加者はペッパーをハスキーよりも多く信頼した。これは、人間型ロボットが失敗状況においてより寛容的または回復力があると認識される可能性を示している。
• ロボットの種別、誤り率、信頼度の間の三重相互作用効果が確認され、信頼は単に人間化や信頼性の要因に依存するのではなく、状況に依存して変化することが示された。
• HRI後の信頼度が上昇した。これは、対話自体が信頼を高める可能性を示唆しているが、ロボットの種別による差は有意ではなかった。
• 対話スタイルの個人差が観察され、一部の参加者はロボットに強く依存し、他の参加者はロボットを相談相手として利用し、一部は完全に無視する傾向が見られた。これは、個人に応じたHRI設計の必要性を示している。