研究捕捉了人类如何触摸不熟悉的物体，为人机交互提供了经验教训

抖音热门 2025年09月24日 23:21 1 admin

人类如何与未知物体互动一直是一个被低估的研究领域，但这个看似简单的问题可能蕴含着改变人机交互未来的关键答案。哈佛大学工程与应用科学学院的研究团队通过一项独特的实验发现，当面对陌生物体时，人类会自发形成四种截然不同的触觉交互模式，这一发现为虚拟现实、机器人技术和智能材料设计开辟了全新路径。

这项发表在《PLOS One》上的研究由机器人研究员兼艺术家Buse Aktaş主导，她将互动艺术与观察科学巧妙结合，揭示了人类触觉行为中此前未被充分认识的复杂性。研究结果表明，即使在没有明确目标的情况下，人类仍会制定自己的探索策略，并展现出高度一致且可预测的行为模式。

研究团队设计了一个类似艺术装置的实验环境，让40名参与者在三个不同的触觉站点中自由探索各种物体。这些物体包括熟悉的日常用品如薯片袋和擀面杖，以及抽象的几何形状和生物形态的管状结构。每个物体都配备了动态机械特性，能够通过泵送空气定期变硬和软化，让研究人员观察参与者如何应对意外的物理状态变化。

四种核心交互模式的发现

创建了具有动态机械特性的基于干扰的物体，并将其合并到多工位交互式触觉装置中，供参与者自由交互。图片来源：PLOS One （2025）。DOI：10.1371/journal.pone.0331844

通过详细分析参与者的行为录像，研究团队识别出了四种截然不同的物理交互类别。"被动观察"交互中，用户几乎不需要直接触摸就能了解物体属性，主要通过悬停双手或退后观察来收集信息。这种模式在面对熟悉物体时最为常见，表明先验知识会显著影响后续的物理交互强度。

"主动感知"交互则通过直接触摸为参与者提供更多信息，包括按压、抬起或摩擦等动作。这类行为反映了人类通过触觉主动获取物体特性的本能需求，是经典探索性程序理论的延续和扩展。

第三种"建设性"交互最为引人注目，参与者会执行创造性动作来改变物体的形状或排列，如堆叠、盘绕、折叠、压平或制造凹痕。研究发现，这种行为在面对抽象物体时显著增加，暗示未知性会激发人类的创造性探索冲动。

最后的"享乐"行为则专注于引发感官体验，包括抚摸、轻弹或按摩等动作。这种看似"无目的"的行为实际上反映了人类触觉系统的深层需求，为理解感官愉悦在人机交互中的作用提供了新视角。

卡内基梅隆大学的触觉心理学专家Roberta Klatzky作为研究合著者指出，这些发现挑战了传统的探索性程序理论。"我们发现即使没有给参与者明确目标，他们也会制定自己的探索策略，"Aktaş解释道，"这表明人类的触觉行为比我们此前认识的更加复杂和主动。"

技术应用的广阔前景

这些发现对多个技术领域都具有深远意义。在虚拟现实和增强现实应用中，理解这四种交互模式可以帮助设计师创建更直观和沉浸式的触觉反馈系统。例如，在虚拟博物馆或房地产虚拟游览中，系统可以根据用户的交互模式调整反馈强度和类型。

机器人技术领域的应用潜力同样巨大。随着协作机器人越来越多地与人类共同工作，理解人类的自然触觉行为可以帮助设计更安全、流畅和直观的人机协作协议。研究团队指出，这些发现对于设计"安全、流畅、直观和丰富"的人机协作交互协议具有重要价值。

在游戏设计领域，区分被动观察和主动感知可以为视觉和触觉线索的平衡提供重要指导。特别是在以开放式探索为核心体验的电脑游戏中，这些发现可以帮助开发者创造更engaging和自然的交互体验。

研究还发现了一个重要现象：物体状态的动态变化会显著延长人们的物理交互时间。这一发现为智能材料设计提供了新思路——通过材料特性的适时变化可以引发和维持用户的探索兴趣。

未来发展方向与挑战

这项研究开辟了多个激动人心的未来研究方向。随着机器人系统越来越多地通过智能和响应式材料嵌入智能特性，通过材料设计来引发特定人际交互模式成为了一个富有前景的研究领域。

Aktaş在研究结束后在哈佛艺术实验室创作了相关艺术装置，这种艺术与科学的结合不仅展示了研究成果的美学价值，也为未来的跨学科合作提供了范例。她表示对"工程设计原则如何映射到人类行为"特别感兴趣，特别是在创造性背景下。

然而，将这些发现转化为实际应用还面临诸多挑战。如何在保持交互自然性的同时实现技术功能，如何平衡不同交互模式的需求，以及如何处理个体差异等问题都需要进一步研究。

此外，文化背景、年龄和经验等因素对触觉交互模式的影响也值得深入探讨。未来的研究需要扩大样本规模和多样性，以验证这些发现的普遍性和文化适应性。

这项研究不仅为我们理解人类触觉行为提供了新的框架，更为设计以人为中心的智能系统指明了方向。随着技术的不断进步，这些关于人类最基本感官体验的洞察将成为创造更和谐人机关系的重要基石。

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