论智商高低与体验VR技术的相关性

2016-08-22 15:50:19 来源：未知作者：易采站长站

VR只能用来玩游戏?不!VR也有其人文关怀。事实上，VR为治愈自闭症提供了强大洪荒助力。

智商低的人和智商高的人，在使用VR上有区别吗?VR这项新技术，可以为自闭症患者带来福音吗?英国西英格兰大学的Nigel Newbutt、美国密歇根大学的Connie Sung等人联合进行了一项研究，试图解开这个谜题。黑匣特全文翻译了这项研究成果，与诸多学术论文一样，本文艰涩异常，但作为全球研究VR技术与智商、自闭症课题的首项研究，相信Nigel等人的研究成果值得中国VR从业者和医疗从业者借鉴。

概念

针对使用VR技术(VRTs)的自闭症谱系障碍(ASD)患者们的研究，已经持续数十年。然而，我们对VR头戴式可视设备(HMD)的了解，仍然存在差距。本报告探究自闭症患者在使用VR过程中的意愿、接受度、沉浸感体验。研究显示，29个研究对象(平均年龄32岁，其中33%人智商低于70)，都自愿戴上VR头显参与研究。大多数参与者认为这是一次愉快的体验，在VR环境中有非常高的“空间存在感”，并声称很可能再次使用VR。这是“智商”这一概念首次被引入VR的沉浸感研究。

关键词

自闭症谱系障碍(ASD);VR(虚拟现实)技术;头戴式可视设备(VR头盔);Oculus Rift头盔

简介

VR技术用于研究自闭症，已有二十多年。

VRT作为专业术语，含义相当广泛，包括VR头盔、虚拟环境模拟、协同虚拟环境、沉浸式虚拟环境、虚拟世界等。上述技术包含：使人身临其境的3D图形，涉及多种角色化身(使用者自己)，独立控制性，以及数据的输入和输出。

VR技术，基于计算机图形学设计，代表模拟现实世界的虚拟环境。这种技术可用性高，其为辅导师、治疗师和服务提供商创造了一个安全、可重复利用、可分散处理的平台，利于个体和自闭症患者们学习。这一新兴的技术致力于补救个体潜在的缺陷，以最大程度上激发个体发展的关键技能，可激发青年群体向就业过渡、独立生活的潜能。

目前，大多数VR环境主要是视觉体验，展现特殊立体画面。各种VR头盔(如Oculus Rift)，提供了不同程度的沉浸感和交互性。

早前VR技术的研究和发展成功促进了自闭症患者做出特定行为，如过马路、发现车上的空位、在咖啡馆购买咖啡，以及发现建筑物着火时报警。总的来说，VR有利于辅导师/研究员协调灵活性和控制间的平衡，不仅如此，VR能重复使用，往往带来正面激励、引人入胜的呈现效果、自然舒适的增强方式，正因如此，VR有助于提供一个相对安全的空间，以测试自闭症患者应对不同社会状况的反应。

随着新技术的发展，VR体验在很大程度上有了改变。某些尚未发表的新研究，着力于探究更新、更小、更轻、更易佩戴的VR头盔对自闭症用户群体的影响。由于在文献中存在相应的分歧，有必要重新审视Strickland等人提出的相似问题，即关于周遭人对VR头盔的接受度和意愿。我们推测，评估这种新型VR科技的沉浸式体验和接受度极其重要，能帮助我们理解在使用VR头盔时，任何一丁点在虚拟空间以外的不适感。

对于Oculus Rift这些可穿戴设备，我们认为有必要评估其用户接受度、沉浸感体验中可能存在的负面影响。在基础问题以外，本领域可能存在某些负面的感官体验，因为VR环境下自闭症患者的感官会感到一些不适。作为一个整体，使用VR头盔有不适的可能性，需要通过几个方面来探讨。

因此，我们提出了一个研究，以调查使用这些设备的接受度。具体研究目标是：

1. 调查在自闭症患者中，对VR头盔的使用意愿和接受度(以Oculus Rift为对象)，以及他们是否用VR头盔体验了有意义的内容;

2. 提出一系列在VR头盔内的3D沉浸式体验检测方法，以及其他自闭症患者VR在使用VR头盔的体验。

方法：

参与者

共有30个人初步确定，最终29位自闭症患者表达对本研究感兴趣并志愿参与其中。

参与者的平均年龄为32.02岁(标准差为9.88)，其中大部分为男性(22名)。每位参与者都曾有过自闭症的临床诊断，这其中约三分之一(11人)智力残疾(智商得分低于70)。参与者的智商得分介乎45至138之间(平均得分83.58;标准差为23.69)。表格1提供了参与者的人口统计摘要。

步骤

在美国中西部某州的工作人员支持下，通过一个私人非盈利社区康复组织，参与者被邀请到一个研究会议上，该研究会议对研究目标和程序进行了介绍和解释。以符合研究要求的自闭症患者为对象，这些工作人员向他们传播招募传单以及视频显示的研究程序。参加者签署同意这项研究后，工作人员对本项自愿性质的研究目的进行了解释，获得每位参与者的知情与同意。对这其中的被监护者，研究人员首先向他们及其家人/监护人进行解释，并获得他们对本项研究的支持。

首先，一份基本的调查问卷，简称韦氏智力量表(WASI;韦氏1999)，被派给每位参与者。然后参与者参与阶段1实验，使用VR头盔约10分钟，浏览三段简短的虚拟现实场景。在会议结束时(第一阶段)，每位参与者都会被询问是否愿意继续第二阶段的研究，这会是耗时更久、更激烈的虚拟现实体验。在这29名参与者当中，有23人表示愿意继续实验。这六位不愿意继续第二阶段实验的原因，包括时间上的约束(2名)和其他负面影响，他们在VR中感到头晕和疲劳(4名)。剩下23名参与者中的11位，被随机选作第二实验阶段的实验者，其中包括两个更长更激烈的虚拟现实体验，持续约25分钟。

VR技术

参与者进行第二阶段的VR体验后，完成了一份沉浸体验调查问卷。对于较低认知/阅读水平的参与者，问卷内详细地提供了参与者援助(例如，阅读部分一字不差，提供了详尽的解释或是视觉评定量表)。每个独立的会话过程(跨阶段)都使用录像机和数码相机拍摄记录。此外，观察员还会着重记录下参与者体验VR后的语言和非语言反应。

道德理由

对于参与者们在道德和安全问题上的考虑是这项研究的重中之重。

研究团队意识到使用VR头盔可能对自闭症患者造成影响，尤其在某些尚未正式发表的研究报告中提及此类猜想。在这项研究开始前，机构审查委员会(IRB)从研究者的附属机构获得批准。在招募参与者的过程中，社区康复机构的支持人员向潜在参与者传播研究信息，包括招募传单和短视频，以显示本研究的技术、解释研究过程。这有助于充分沟通研究的细节，确保参加者使用正确的技术，并在某些情况下，回应参加者的问题和担忧。实际试验中，研究人员采用了一种能定期检查和监控参与者使用VR头盔时反应的试验，能安全有效地引导他们进入沉浸式的VR交互体验。

VR技术：硬件与软件

这项研究中使用的VR硬件包括：(1)一个Oculus Rift头盔;(2)耳机;(3)一个Xbox 360手柄;(4)一台笔记本电脑。图1展示本项研究使用的技术。

VR技术

图1：当前研究中所用的设备。1.笔记本电脑，2.耳机，3.Xbox手柄，4.Oculus Rift头盔

本项研究强调在自然环境中使用技术的重要性。因此，硬件的大小、便携性和灵活性极其重要，因为最终的技术可能被用在未来的工作中。最重要的是，自闭症患者使用VR头盔的积极性将得到更好实现。(见图2)

VR技术

图2：社区康复组织布置环境和设置的房间示意图。右边是参与者，左边是研究者。

由于硬件相对较新(开发者版Oculus Rift发布于2014年中期)，VR场景的选择有限。三个简短的VR场景被选为实验阶段1，而其余两个更长、更激烈的VR场景被选为实验阶段2，。同时对VR体验强度进行缓慢递增，帮助参与者循序渐进、安全体验VR。表格2强调了研究的阶段和所提供的相关场景。图3和4提供了实验例子，分别是第1和第2阶段的视觉体验。

措施

调查问卷

通过收集每位参与者的个人信息，成功记录参与VR场景体验的数量和相关数据。1周后，陆续调查其后的长期影响，参与者们要根据他们的体验做出评价，以及将来使用VR头盔的可能性。

沉浸体验

“存在感”被用来衡量一个人在VR环境中所经历的主观效果(即存在的“感觉”)。

类似于早前在自闭症领域的研究，“虚拟环境中临境感及其测量方法”包罗万象，因而被选定为当前研究。这项措施在评估主观再现体验和其负面影响方面是有效的、恰当的(晕眩感、恶心等)，是可接受的心理测量学特性。

“虚拟环境中临境感及其测量方法”这一技巧包括38个项目和4大领域(因素)，包括VR技术体验相关的关键环节：(1)空间的存在;(2)参与;(3)生态效度;(4)负面影响。在“虚拟环境中临境感及其测量方法”中，每位参与者在每一项中都需要给出评分(1=非常不同意，5=非常同意)。每项的得分计算按照“虚拟环境中临境感及其测量方法”评分标准。测量表1、2和3，分数越高标明存在感和沉浸感越强，测量表得分4，再减少负面影响。测量表的一个研究报告在0.65和0.92之间，项目2是最低的。

heix 黑匣网

VR技术

图3：阶段1当中的经历。“离开”这家虚拟“咖啡馆后”，将开始虚拟旅行。

行为观察

研究助理会对每位参与者使用VR头盔后语言和非语言行为进行观察，并且完整记录。然而，在本篇文章中，只记录了简短的定性信息的行为观察报告，因为它们被认为在当前研究中，属于超越范围的研究问题。

数据分析

由于两组的样本较小且不平衡(每组11人)，本研究使用卡方检验和曼-惠特尼U检验。分别研究智力残疾的参与者(自闭症患者)与非智力残疾参与者中，使用VR头盔的接受度(使用意愿)和沉浸感体验的差异。

*卡方检验：卡方检验是一种用途很广的计数资料的假设检验方法。它属于非参数检验范畴，主要是比较两个及两个以上样本率(构成比)以及两个分类变量的关联性分析。其根本思想就是在于比较理论频数和实际频数的吻合程度或拟合优度问题。

*曼-惠特尼U检验：曼-惠特尼U检验可以看作是对两均值之差的参数检验方式的T检验或相应的大样本正态检验的代用品。由于曼-惠特尼秩和检验明确地考虑了每一个样本中各测定值所排的秩，它比符号检验法使用了更多的信息。

VR技术

图4：阶段2的VR头盔中画面。顶部两幅是托斯卡纳村内部和外部景观，底部两幅为阿波罗11号火箭内外景象。

结果

VR头盔的接受度(使用意愿)

在阶段1，所有的29名参与者都愿意穿戴VR头盔，他们至少经历了三个预选的VR场景(场景1和2)。25人(86%)完成了三个场景，而其余4名参与者要求停止第2阶段的VR体验。

在阶段2，所有11名参与者(100%)完成了两个预选场景。在阶段1和阶段2中，本研究的每位参与者都表示愿意佩戴VR头盔(见表格3)。

此外，表格4表明，顺利完成阶段1三个场景任务的参与者有两组，其智商范围(≤69和≥70)有助于更好地理解VR头盔体验和智商水平的关联性。

结果显示，两组自闭症患者的VR头盔体验和智力水平(有无智力残疾)没有明显的差别(P<0.001)，说明VR头盔体验与使用者的智商无关。分析人口问卷调查和对VR头盔体验享受度水平，所有的参与者得分皆为3分(满分5分)以上，平均分4.32(标准差=0.69)。至于再次使用VR头盔的意愿，大多数参与者(除了2人)为3分(满分5分)以上，平均分为3.92(标准差=1.98)。

VR技术

从参与者行为的质检结果发现，参与者有时会自发报告他们对VR头盔和VR环境的反应。举些例子：“感觉很好，我可以使用它”;“简直是好到可怕的体验，我觉得自己沉浸其中，十分享受”;“实在太令人吃惊了，酷炫又每秒，我爱它”。

尽管许多参与者的评论报告反应十分积极，还是有四位参与者没有完成所有的VR场景，他们在体验过程中感到不适(如疲劳和晕眩感)而希望中止。从这些参与者中我们可知：“如果你看得太快(快速移动头部)，就容易感到不适”。此外，一名参与者反映：“头盔窃听着我”，另一名参与者则说：“场景有点模糊”。

沉浸感和空间存在感

在阶段2的研究中，对VR体验的沉浸感和空间存在感进行了调查。表格5显示“虚拟环境中临境感及其测量方法”研究结果。

探讨

为更好了解VR技术和VR头盔在自闭症患者中的潜力，本研究试图探讨其使用VR头盔的体验。参与者行为观察和自我报告的调查问卷显示，自闭症患者普遍接受使用VR头显，愿意完整地完成VR场景体验任务。

这带来两个有趣的发现。

首先，自闭症患者使用VR头盔时，周围环境会对其造成些许影响。然而，自闭症患者佩戴VR头盔和使用VR技术会发生什么，相关的正式研究报告还是非常有限。本研究结果初步表明，该特定用户群极少在使用VR头盔和进行VR体验的时候有负面影响。

其次，研究结果会继续为其他从业人员和研究者提供循证为基础的干预，利用这种技术的数据倾向于VR体验接受度和使用意愿。如何恰当地承上启下，我们建议进一步研究，获取实质性的证据。我们还认为，从虚拟到现实的推广已经是一个关键的目标和今后研究的重点，同时，提高存在感和生态效度，VR头盔值得进一步研究。

最后，那些决定不完成所有VR体验的参与者吸引了我们的注意，特别是他们的平均智商(见表格4)。不通智商的参与者表现出相类似的意愿来完成所有的VR场景体验，或是进入下一阶段更激烈的VR体验。换句话说，结果表明，使用VR头盔及其相关VR技术进行沉浸感体验的意愿和参与者的智商无关。该发现提供了一些初步的简介，尽管样本量小，但VR作为干预手段，可以考虑应用于全智商范围的自闭症患者。也就是说，我们还需要更多的研究来辅助得出这样的结论。

此外，佩戴和使用VR头盔有积极反馈，自闭症患者反映他们在VR体验中有高度的空间存在感，VR环境中的参与度和生态效度有较低的负面影响。结果显示，自闭症患者在体验中未遇到感官上的问题。

少数参与者还是会想停止VR头盔下的VR体验。因此，除了要了解这些用户使用头戴式可视设备的局限性，从伦理角度考虑，适当的道德实践应用也仍然是这类工作的一个关键问题。总的来说，自闭症患者在使用VR头盔上的体验反应是积极的。要使这些说法成立，应该有更进一步的研究。

限制

虽然这项研究揭示了一些积极有趣的发现，但也存在一些局限性。

首先，从社区康复组织选出的自闭症患者群体被纳入本研究。因此，研究结果应谨慎解释，因为，样本选择有潜在的偏倚和有限性。

其次，在自闭症患者/普通人群间的调查报告问卷的使用，容易导致结果存在错误和偏差。客观测量VR相关体验，可以进一步探讨。

第三，对参与者的自闭症判断信息也是一个限制。虽然每位参与者都有相应的医疗记录临床诊断，但进一步验证是接下来的工作该考虑的部分。另一个限制是，参与者在VR环境中的时间长度。这部分是出于道德考虑，而作为此类研究的首例，我们很小心，不会让参与者长期暴露在VR环境下。然而，长时间暴露在VR环境下可能会产生不同的结果。

我们也很清楚，虽然这项研究需要进一步验证，但是比照一个典型的研究组，不同的使用时长/包含大样本，能让研究人员更好地了解VR技术的潜力。

对未来工作的启示

通过了解使用VR头盔的意愿，认知这种新的不断发展的技术的潜力，从业者和研究者能更好地走上新的研究日程。运用类似基于屏幕反应的传统研究方法，VR头盔可以提供更强烈的沉浸感，有助于发展更具成本效益的干预措施。

最重要的是，更强的沉浸感能带来更棒的由现实世界演化而来的体验;这就是这条线上最有益的部分。已被证明，除开考虑与环境的连接和接触，在一个虚拟的环境中能增加个体存在感，有助于促进学习。因此，今后研究应该：(1)考虑更大的样本;(2)保持原本的设置;(3)制定、订制具体要使用的软件;(4)考虑定性和定量的数据，确保丰富数据库。

未来的工作针对VR技术和自闭症用户，应该仔细考虑该技术的关键启示、寻找发展材料对目标的干预措施，以及学习的机会。有潜力的应用和包括促进社会技能、就业与独立生活语境。