追问快读:
从科幻电影中的想象到如今走进千家万户的现实,虚拟现实(VR)已成为重塑工作、娱乐和学习体验的革命性媒介。本文回顾了VR领域30年的实验研究,总结出五个经典心理学发现:临场感的效果因活动而异、虚拟化身影响用户行为、程序性训练优于抽象学习、身体追踪技术赋予VR独特优势,以及用户在VR中普遍低估距离。这些发现为VR新手研究者和跨领域学者提供了重要参考,同时为研究者和消费者指明了未来发展方向。
虚拟现实(Virtual reality,简称VR)是一种能提供丰富感知体验的多感官模拟技术,它可以让用户沉浸在虚拟环境中并对自然的身体动作做出响应。
早期的VR研究多由工程师主导,他们在技术开发过程中,也常常观察用户的行为反应,如记录模拟器病(simulator sickness)现象。
直到1992年,更多接受过系统训练的社会科学家开始在该领域崭露头角。那一年,VR领域的代表性期刊PRESENCE创刊*,数篇探讨心理和传播过程的论文在其上发表1-3。
时至今日,VR无论是作为一种媒介还是行为科学的研究对象都取得了长足进步。作为一种媒介,VR技术早已从学术实验室走进了万家客厅。目前全球有超过2500万头戴设备正在被使用,仅Meta一家公司在其上的投入就超过500亿美元,可见各大科技企业对VR技术的投资热情。Meta等公司计划,将VR(以及AR和智能眼镜等相关技术)打造成集娱乐、社交和办公于一体的全能平台。
Presence-virtual And Augmented Reality是一本由麻省理工学院出版社(MIT PRESS)关注虚拟现实(VR)和增强现实(AR)领域的学术期刊(ISSN:1054-7460)。它涵盖了存在感、AR、触感、用户界面和虚拟人等基础研究,以及这些技术在人工智能研究、教育、训练模拟器、医疗保健和娱乐等领域的应用研究,吸引了计算机科学家、工艺师、艺术家和工程师等多学科专业人士。该期刊创刊于1992年,每年出版4期,是该领域历史最悠久的学术期刊之一。主页:https://direct.mit.edu/pvar
VR研究三十年
▷图1. VR领域重要研究事件时间轴
注:未标注具体年份的研究趋势,经外部学术评估专家组审议后确认。缩略语说明:
IEEE = 电气与电子工程师协会 (Institute of Electrical and Electronics Engineers)
MMVR = 医学与虚拟现实交叉会议 (Medicine Meets Virtual Reality)
PTSD = 创伤后应激障碍 (Post-Traumatic Stress Disorder)
VR领域重要研究事件时间轴如图1所示。在行为科学范畴内,针对VR的研究大致可分为三个主要方向:
第一,VR作为研究工具。在基础心理过程研究中,研究者可以利用VR创建高度逼真的实验场景,让参与者在其中自然地互动,同时又能精准控制实验条件。
第二,VR本身作为研究对象。研究者们基于VR媒介构建理论体系,并致力于探索该技术有哪些特有的功能特性,这本身就是一项重要的学术研究方向。
第三,VR在行为相关领域的实际应用。多年来,VR在心理健康、职业培训等领域积累了丰富的应用经验。
学者们在描述各种虚拟体验时使用的术语五花八门,从“混合现实”到“空间计算”再到“VR”(早期阐释参见参考文献5,近期讨论见参考文献6和7)。本文选用“VR”这一术语,主要基于两点原因:首先,本文重点关注的是在感官层面具有沉浸感的虚拟体验,而非在物理世界基础上叠加信息的增强现实技术。其次,鉴于本文梳理的是跨越数十年的研究发现,“VR”这个术语回顾的各个时间跨度内均最具代表性和被广泛使用。
一项早期研究详细阐述了将VR(当时称为“沉浸式虚拟环境技术”)作为工具用于探究基本心理过程的优势8。该研究指出,VR将如计算机一样彻底改变心理学研究范式。计算机可以按既定序列呈现文本、图像和视频,并测量受试的反应时等结果;然而,仅仅观看屏幕上闪动的视频片段和点击鼠标,远非人们在现实世界中的真实互动方式。相比之下,VR则能为受试者创造出逼真的活动情境,同时确保研究者仍能实时精确控制。诚然,自VR技术发现以来,将其用于心理学研究的人越来越多,但相较于传统的二维屏幕,VR的应用普及度仍显不足9。
不同于其他传统媒介,许多学者长期专注于VR用户体验的理论建构与数据收集。以“临场感”(presence)为例,早期学者深入阐释并系统研究了这一核心概念10-13。临场感存在多种具体表现形式和界定方式,但其核心理念可归结为一种“去中介化的幻觉”:当人们沉浸于VR时,媒介本身仿佛隐去,人们的行为模式趋近于在真实物理世界中的表现。学者们的研究聚焦于临场感的生成过程、促发临场感的技术要素和叙事手法,以及临场感对VR模拟效果产生的后续影响。
第三个研究领域则聚焦于运用VR解决现实世界问题。尽管近年来VR技术在成本、可及性以及软硬件性能方面大幅提升,但学界对此早有预判。最早期的VR研究便已关注心理学领域的应用。例如,美国911恐怖袭击事件后,心理学家开发了飞机撞击世贸中心双子塔的第一人称视角VR场景重建,用以辅助急救人员应对创伤后应激障碍(PTSD)14。除临床应用之外,VR的最大用途之一是技能培训,利用其具身性来促进学习成果向真实情境的迁移,是其核心优势15。从早期的飞行模拟器到虚拟解剖体,VR培训已积累了丰富的实践经验。
如果以1992年(PRESENCE创刊之年)为起点,VR行为科学研究至今已有三十余年历史。根据一项运用自然语言处理与生成式人工智能技术的研究统计,目前已有超过20,000篇在VR与AR中开展的行为科学研究论文16。如图2所示,过去十年间,相关实证研究急剧增长。
▷图2. 时间维度发文趋势
自1992年以来,虚拟现实(VR)与增强现实(AR)领域每年发表的实验研究论文数量
数据来源:文献16
关于VR的五大基本发现
本综述研究采用两项标准筛选VR领域的权威发现:Meta分析中效应值稳定或经时间验证的发现,以及核心学者认为稳定一致的发现。研究过程包括基于团队经验初步筛选、Meta分析验证和11位跨领域专家咨询三个阶段。通过迭代讨论,研究排除了稳健性存疑的发现(如模拟器晕动症性别差异和儿童VR特殊性),最终确定五项具有代表性的发现,如表1。
▷表1 五大权威性发现总结
对于每一项发现,我们均列举了早期开创性研究案例、近期Meta分析或扩大规模的复证研究实例,以及对研究者和消费者的启示;参考文献107(Nair et al., 2023)虽非Meta分析,但其样本量在VR研究中尤为庞大(n = 50,000),故我们在此予以引用。
发现1:临场感的效用取决于活动类型
临场感(Presence),通常被叫做“身临其境”(being there)3。为了研究VR沉浸式体验与直觉反应本质,一项早期研究做了一个经典实验:他们让参与者在虚拟悬崖上走木板18。当年的实验硬件在今天看来很粗陋,但参与者的恐惧感非常真实,行为举止仿佛置身真实环境。因此,临场感是VR区别于其他媒介的核心特征。然而,研究也发现,临场感并非对所有媒介场景(media experiences)都同样有用19。对于特定媒介场景而言,高度临场感的赋能效果更具优势。
在VR发展历程中最成功的应用场景“培训”中,强烈的临场感尤显关键。多项Meta分析表明,在医疗、航空和军事程序等行业,VR使受训者能够体验逼真的高风险场景,而无需承担真实的危险。这样,用户能像在真实场景中一样接触材料、巩固技能、促进学习迁移并磨练决策能力20-22。
在临床应用中,VR所带来的“身临其境”体验同样具有巨大价值。暴露疗法是被广泛验证的VR心理健康干预手段之一,通过系统性脱敏,协助患者直面恐惧源,减少对恐惧对象、情境或行为的回避23。
早期研究证实,VR暴露疗法能有效辅助患者克服恐高症24。以治疗飞行恐惧症为例:VR疗法不仅大幅节省了前往机场的成本,还能模拟诸如湍流等罕见危险场景;更重要的是,它为患者提供了身体和心理的双重保护。2003年的一项研究对飞行恐惧症患者进行了为期3年的治疗随访,结果显示:接受VR分级暴露疗法的参与者,在治疗3年后,其飞行恐惧症均未复发25。近期的Meta分析也进一步确认了VR暴露疗法持久的治疗效果26-27。
“不在场”,即通过VR世界的高临场感使人沉浸其中,而对现实世界产生心理疏离,为疼痛管理带来了获益。该领域的首批研究表明,VR作为非药物干预手段,能有效分散烧伤患者对疼痛操作的注意力28,缓解疼痛29。多项Meta分析证实了VR在减轻疼痛方面具有中等到较大的效应量29-31。
▷Gorilla Tag演示视频
相比之下,沟通和娱乐这两个领域还未证明其持续价值。首先,VR沟通(在此定义为“在元宇宙中使用社交VR系统以促进会议和社交互动”)的接受度仍然有限。不过值得注意的是,少数VR体验游戏已收获了一定的关注度。例如,最大的社交VR平台之一VRChat,2023年时同时在线用户数超过了92,000人32。Gorilla Tag(一款VR捉迷藏游戏,玩家化身大猩猩,通过前后挥动手臂与其他猩猩相互嬉戏)每日用户数超过百万,活跃用户达三百万33。
令许多VR学者感到意外的是,疫情期间被更广泛采用的媒介是视频会议,而非其他更具沉浸感的系统34。像Roblox这样的元宇宙系统在儿童群体中很受欢迎,但很少有成年人在商务会议中佩戴头显来建立心理临场感35,在社交场合中使用该技术的人则常常遭遇骚扰36。同样,早期学者勾勒出了娱乐成功的路径37,尽管在Facebook收购Oculus后曾有过一阵热潮,但近来各大电影节均已不约而同地选择疏远该媒介38,部分原因是在VR中维持观众注意力是件有挑战的事情39。
默认将高临场感作为研究目标,是进行VR研究设计的学者的误区之一。在为特定研究选择硬件与内容时,研究者需同时关注现有研究成果与消费者趋势——这些信息能够揭示哪些类型的活动能从高沉浸感(即媒介的技术特质)和高临场感(即“身临其境”的心理体验)中获益,而哪些类型则不能。对于消费者趋势方面,关键在于认识到大多数VR头显用户在购买后的使用频率很低40。若能设定一个坚持定期使用VR的具体目标(例如用于健身或社交游戏),将有助于人们物尽其用。
发现2:自我化身会影响行为
“化身”(Avatar)是用户在VR中的虚拟形象(representation)41-42。媒体心理学在VR领域的一个重要研究方向,就是深入探讨化身如何塑造人类行为。化身是构建VR用户体验的核心要素,扮演着用户与虚拟世界交互的主要接口角色。而视觉运动同步,即通过动作追踪器使身体动作与化身的动作实时同步,是该媒介的一种感知特性,其心理效应已有充分文献记载。
例如,在VR中可能发生身体所有权错觉,这种心理现象的特征是感知上体验到非自身实体成为自己身体一部分的幻觉41。一项经典研究阐释了对物理橡胶手的身体所有权,通过对可见的橡胶手和隐藏的真实手施加同步的视觉-触觉刺激,诱导出橡胶手是真实的感受43。
学者们通过探索VR中虚拟身体的所有权错觉扩展了这项工作44-45。一项研究在VR中重现了橡胶手错觉,使用同步的视觉-触觉刺激,通过头显观察运动同步的虚拟肢体,提供了对身体所有权的证据46。研究也证明了在缺乏触觉反馈的情况下也存在身体所有权47,这突显了VR的视觉运动同步性在这种感知错觉中的重要性。此外,自我化身的应用也具有认知层面的益处:相较于手部静止的对照组化身,拥有能渲染手部动作的化身,可显著提升使用者的记忆回溯能力48。
▷图3.高中低程度的化身. 图源:Human Communication Research(2007)
普洛透斯效应(Proteus effect),是身体所有权研究的前身(最早由文献49阐明,最新研究可参见文献50),指的是个体的行为模式会与其虚拟化身的特征相契合。在最初的一系列研究中,相较于代入低程度化身的参与者,那些代入高程度化身的参与者在谈判任务中表现得更自信49。这一效应已在多种情境下得到验证,研究表明,个人虚拟化身的外观特征能够影响其身体活动51-52、态度53以及人际沟通49。一项Meta分析发现,该效应的效应量平均在0.22至0.26之间,这高于其他数字媒介效应的平均效应量54。此外,另一项Meta分析也表明,普洛透斯效应在沉浸式VR中比在2D屏幕上更为显著55。
VR视角采择(VR perspective taking),即从他人视角观察的练习,可以提升共情能力。过去的研究发现了其对减少内隐偏见56-57、促进亲社会行为58-59和情绪识别的影响60。然而,这些研究受到了挑战或批评,VR视角采择对共情的影响往往是情境依赖的61,并且缺乏纵向证据(但长期效应案例见参考文献62)。也有学者们批评了将VR过度炒作成“共情机器”的说法,他们提出了共情的复杂性、模拟的局限性以及旁观者效应所涉及的问题63-64。
学者在设计研究时须意识到,即使在那些并非专注于化身的研究中,个体的自我表征也会对参与者的行为产生显著影响。因此,无论化身的选择是经过深思熟虑的有意为之,还是仅仅因为平台可选项有限导致的副产品,学者们都应认真对待化身的选择问题。不仅需要考虑参与者如何被呈现,还需思考个体差异如何影响参与者对其化身的感知,以及他们在自定义这种形象时拥有多少自主权。而消费者也应理解长时间使用化身的后果:即使在2D视频游戏情境中,化身体现也可能随时间影响行为65。
发现3:程序性训练优于抽象学习
可以说,VR最受欢迎且最具前景的应用领域之一,便是学习及其衍生形式(如培训)。已有不少Meta分析研究探讨了VR的独特优势在课堂、博物馆及其他场景中对学习效果的影响程度21,66-70。
研究发现,沉浸式虚拟环境所提供的强沉浸感、高保真度和高参与度,为学习赋予了独特的优势71。研究已证实,VR的独特优势包括能够提升空间认知能力72、促进体验式学习的有效开展73、提高学习动机与乐趣15,并实现更丰富高效的合作学习74。
然而,该领域存在的若干局限,导致VR作为通用课堂学习工具的效果不甚显著或结论不一(早期案例可参见文献75)。这类局限性体现在:难以准确衡量VR学习成果;构建VR学习应用时,常缺乏基于学习理论的科研基础作为支撑;以及“沉浸式技术”这一术语使用不规范,甚至被用于描述非沉浸式技术(如桌面VR)76-77。
此外,还有一些研究指出,虚拟体验的独特优势反而可能影响学习效果。例如,虽然沉浸式VR可能带来更强的临场感等积极效果,但同时也存在学习效率降低、认知负荷增加等风险78,79。VR中高度多感官互动的学习体验对信息处理能力的要求,可能超出人的认知系统处理能力,从而导致认知超载80。特别需要注意的是,如果学习任务设计不当,可能引发“无关加工”(extraneous processing),即那些无助于理解新信息的认知活动,致使学习者白白消耗宝贵的认知资源81。
影响学习体验的其他因素,还包括如个体差异(例如性别82或神经多样性83)、学习水平和学科67以及先导训练等84-85。总体而言,这些研究发现指向同一方向:尽管VR可能提供有广阔学习前景的独特的认知交互优势,但“让谁学习”、“在什么情境下学习”以及“使用什么材料学习”这些问题,对于确定这些优势能否促成有意义的学习至关重要81。
从事VR研究的学者可以从先前的学习研究中获得两方面启发。首先,学者应认识到,将学习材料从2D媒体移植到VR中,可能因认知超载而产生反效果。其次,在VR中的学习时间,应短于典型学习媒介,以最大化舒适度。对于在学校实施VR教学的教师而言,在将VR内容纳入课程时需谨慎甄别——缺乏专业知识的教师常误认为,无论内容如何,仅仅是戴上头显就能带来更好的学习效果——关键是将头显使用限制在能有效利用VR的内容上86。
发现4:身体追踪赋予VR独特性
VR的运行,包含“追踪-渲染-显示”的循环过程。这些步骤实时持续发生,赋予用户独特的可识别性。
该循环始于追踪,即传感器探测用户动作并将其转化为可用于更新VR内容的数据。历史上,追踪技术曾使用机械式乃至磁感式传感器,但如今主要依靠计算机视觉系统实现。这类系统通常内置于头显设备中的摄像头,通过拍摄环境画面,能够精准、快速(低延迟)且频繁(高更新频率)地确定用户的注视方向和身体运动。追踪信息至关重要,因为系统需要知道用户在看哪里、身体处于何种姿态,才能正确显示其在虚拟空间中的位置。一项Meta分析表明,追踪技术的改进,往往会对VR体验产生小到中等程度的效应量87。
人类的认知由身体塑造并植根于具身体验及其所处环境88-89,这方面VR为理解身体与认知的关系提供了沃土。VR让研究者能够通过操控动作追踪数据在感知层面的反馈方式,精准分离体验的关键特征。研究表明,精准实时的身体动作,对自我及他人化身的社交信号传递至关重要90-91。改变动作与虚拟身体映射关系的技术,又称“小人灵活性”(homuncular flexibility)92,涵盖了该领域大量研究成果,展现出控制新身体部位或采用非人类形态的可能性93-94。
▷图4. 训练虚拟现实中的第三支手臂. 图源:popsci.com
追踪物理行为,也为深入分析人类行为提供了可能95。VR非常适用于此目的,因为用户的头部、手部和眼部运动均可通过头显和控制器进行精细化追踪,而附加传感器还可捕捉心率、皮电反应等生理数据。身体动作如个体如何移动头部和手部、视线投向何方等,能揭示其意图与专注程度96-98,并能有效预测其具身感99。
追踪数据还能用于构建基于VR头显的儿童注意力缺陷多动障碍(ADHD)诊断工具100。此外,心率与皮电数据可表征心理状态101-102。在多人共享同一虚拟环境的联网VR场景中,还可以聚焦于身体运动进行社交动态分析103-104。
▷VR研究根据头手动作实现精准识别. 来源:USENIX Security '23
需要重点注意,运动追踪数据存在严重的隐私隐患,尤以重识别(re-identification)风险为甚。研究表明,用户在虚拟环境中的动作特征具有跨场景可识别性——涵盖培训、360°视频观看及游戏等不同情境105–108。一项基于深度学习模型的研究显示:通过对5万名用户每人仅5分钟的头手动作数据进行模型训练,即可实现90%以上的个体精准识别107。
然而需要指出,追踪数据的可识别风险存在情境差异性:模型训练与测试的时间延迟越长,可识别性越低105。而对追踪数据进行有效动作遮蔽(motion masking),则可提升匿名性109。尽管基于物理行为建模个体差异的能力,为社会科学研究开辟了新路径,但其可能引发人身定向攻击(identity-based attacks)的潜在风险亟待深度审视。
身体运动的过往研究,可以为从事VR研究的学者提供两方面价值:其一,在设计VR内容时,若以提升用户参与度为目标,应构建能充分激发用户肢体动作的虚拟环境,并在体验过程中设置特定节点触发用户的精确行为反应;其二,所有使用VR进行研究的人员必须明确:动作追踪数据具有强身份可识别性,须在数据存储与匿名化处理流程中采取相应对策。
对从业者而言,通过可穿戴传感器增强的人体行为实时建模能力,有望创造更具适应性与个性化的沉浸式体验110-111。核心挑战在于,如何平衡个性化效益与隐私风险(关于VR风险的深度探讨参见文献112)。随着领域内隐私保护方案效能的逐步验证,量化对个人感知体验调整对心理及社会进程的潜在后续影响,同样具有关键意义。
发现5:人们会低估VR中的距离
VR本质上是一种空间媒介。用户通过移动身体在场景中穿行,视听内容通常是以立体形式渲染的,而场景可供自然探索,正是人们选择VR而非传统2D显示系统(如桌面电脑)的关键动因。当用户在奇幻的VR世界中体验到高临场感时,评估距离的准确性可能并非他们的首要关注点。然而,当人们被要求评估物体有多远时,VR中的距离可能被严重低估113-115。这种感知缺陷对行走、跳跃和投掷物体等空间行为产生影响,使基于VR的培训效果受到质疑116。
这种效应在早期低保真度头显以及现代头显上的表现是一致的。一项Meta分析117将其归因于多种可能的原因,如受限的视场角、头部负重、不完善的深度线索、阴影和渲染质量(同参见文献114)。
为了呈现3D内容,VR头显使用立体显示,从模仿人眼在头部自然位置的视角分别向双眼展示两个不同的图像。当双眼对各自显示画面的聚焦调节与对准物体真实深度的眼球辐辏出现偏差时,就会产生所谓的“视觉辐辏调节冲突”(vergence-accommodation conflict)问题118。这种冲突会产生不自然的感觉,迫使大脑进行视觉代偿,导致视觉运动线索的解析受损。解决这一光学问题,对改善VR环境中持续存在的距离严重低估现象具有关键意义117。
▷图5. 视觉辐辏调节冲突. 图源:维基百科
以往心理学和计算机图形学的相关研究表明,阴影是标示地面触点的宝贵线索119。尽管VR系统通常不包含阴影,但在其应用(如学习)中阴影很重要,以便于参与者评估深度120。近期关于VR物体和阴影的研究发现,与带有深色阴影的深色物体或带有深色/浅色阴影的浅色物体相比,带有浅色阴影的深色物体能提高判断离地距离的准确性121。此外,随着阴影变亮,深度线索会减弱,而彩色阴影可以改善VR中对3D物体的深度感知122。
当物体距离较远时,距离低估会加剧123。这种效应在使用显示真实世界的“穿透视频”(passthrough video)的头显中也存在。一项研究发现,与直接观看物理世界相比,人们倾向于低估穿透视频中的距离124;另一项研究表明,参与者容易在穿透视频中低估距离,且目标距离增大时准确性下降125。
对研究VR的学者而言,距离低估现象可能影响依赖空间关系的变量。例如,社会心理学家常将人际距离或双向凝视作为研究变量(相关综述参见文献95)。鉴于VR头显会改变距离的绝对测量值,心理学家必须注意此偏差,尤其在对比虚拟结果与物理世界的标准的时候。
目前已有一些解决方案,例如,通过深度摄像头等传感器增强典型VR模拟、调整眼高或采用虚拟化身技术126–128。对从业者而言,空间运算技术的最新突破使得在头显屏幕上整合物理与虚拟环境成为可能,为专业应用与休闲场景提供了扩展使用场景——苹果公司就将其在2024年推出的VR设备定名为“空间计算机”(spatial computer)129。需警惕的是,距离预估误差可能会干扰认知表现并降低这些情境下的头显内体验品质125。
给VR学者的未来工作建议
先体验VR,再研究VR。对于网页、视频、音频文件、社交媒体等传递实验内容的方式,新入行的研究者通常已有多年的使用经验。相比之下,VR很复杂,对硬件、平台、内容以及整体VR体验了解得越多越好。研究者在投入数百小时进行严谨研究之前,至少应在头显内体验数十小时。
所有VR学者都应是感知心理学家。VR以完全不同的方式直通人类感知系统,细微设计差异将极大影响参与者体验,而消费级技术的表现参差不齐。例如,是否应采用空间化音频(即音源来自物体虚拟位置),这虽增强临场感,但常牺牲语音理解度。如何权衡受算力制约的视觉特性,宽视场头显虽沉浸感强,但边缘渲染可能导致全局画质下降。应坚持立体渲染还是单像双投,参与者立体视觉能力存异,且立体渲染(尤其实时视频)易产生画面失真。手部追踪该选笨拙的手持控制器,还是精度欠佳的计算机视觉方案?VR实为多重感知过程的复杂集合体,各项决策应基于深思熟虑而非平台默认配置。
纵向研究至关重要。绝大多数VR研究仅关注单一时间点。研究行为随时间的变化对于理解任何媒介都至关重要,对VR尤其如此,因为对许多参与者而言它是独特而新颖的体验。VR中的纵向研究通常可以证明,时间变量对结果差异的解释力可与实验处理本身相当。
研究具有代表性的样本。尽管所有心理学研究都应努力从便利样本转向代表性样本,但VR有独特的理由来招募多样化的参与者。头显的适配性因用户头部的尺寸和形状而异。此外,并非所有人都能站立30分钟、双手并用、处理立体图像或用颈部肌肉支撑相当重的设备。实验中纳入多样化样本,对于全面理解其中的心理机制、确保研究发现能推广至所有人群而言,至关重要。
纳入行为测量指标。VR中研究的许多构念是抽象且令人困惑的。例如,在VR内容中“临场感”意味着什么?如何衡量参与者所认为的“现实”?在VR研究领域,问卷调查仍是常规方法,但高水平的研究通常还会测量参与者的行为,如分析由追踪系统收集的言语和非言语行为,或考察VR用户后续在现实世界中的行为反应。处理行为数据虽然耗费大量人力,但这是理解VR使用背后的心理过程及其影响的关键环节。
研究负面影响。考察VR负面心理后果的学术研究尚少。然而,鉴于消费者领域日益流行的应用场景(如游戏、社交),理解成瘾、骚扰或负面行为模仿等心理问题至关重要。设计这些领域的实验内容可能具有挑战性,研究骚扰等敏感构念时需要妥善管理参与者的安全感。尽管存在这些挑战,该研究领域亟需关注。
VR人类行为研究自1992年转向社会科学以来蓬勃发展,该领域逾半数论文发表于2018年后,如图2所示。本文旨在梳理一些经过多年验证可复现并获得了Meta分析支持的经典发现,且这些发现需对初涉VR研究的学者及在生活中应用VR的消费者/从业者具有实用价值。相较于表1所列Meta分析,本文既非系统性综述,亦未采用严格实证分析法。我们的目标是通过平衡的论证流程,围绕以上三点约束条件,提出了五项核心发现。虽过程中征求了专家小组的建议以修正观点,但仅为完善视角以增进客观性,而非严谨的民族志研究或标准化问卷调查。
VR常与视频游戏、电影和元宇宙相关联,并在这些领域取得了一定成功。本文聚焦心理应用价值更高的场景,提炼出五大发现,其中隐约透露出VR的变革性应用潜力,例如训练科学15、临床治疗23-24及化身共情应用56,58,60。然而,需警惕使用VR的代价,包括可能引发的模拟器病130、认知超载78-79,以及动作追踪的隐私隐患105–108。
DICE框架为解决VR的利弊权衡提供了系统性路径。该方法主张将VR优先用于现实世界难以实现的四类场景——危险性、不可行性、反效性及高成本体验(Dangerous - Impossible - Counterproductive - Expensive,即DICE)131。完美契合DICE原则的体验,例如消防员训练132、中风患者康复治疗133、通过虚拟雕塑博物馆学习艺术史134,以及理解气候变化的未来地球具身感知体验135。而查看邮件、观看电视及常规办公等场景,在2D屏幕上效率更高,因此无需使用头显设备,以避免非必要场景的VR化,有效规避VR技术的衍生风险。未来研究的建议框架,应聚焦VR具有革命性优势且无可替代的核心领域。
随着研究的深入发展,一个显著特征是关注行为纵向演化的研究依然稀缺(VR长期使用的研究综述参见文献136)。同样,尽管部分学者已开始研究VR对儿童的心理社会影响137-138,该领域仍需更多研究支持。更重要的是,采用可靠脑活动测量手段(如磁共振成像)的VR研究屈指可数,这是因为优质的沉浸体验常伴随着大幅度突发动作,而剧烈头部运动会限制即便最最先进的脑科学技术的精度(参见文献139对功能性近红外光谱技术应用于VR脑科学研究的探讨)。多数研究者习惯使用传统心理测量学方法(如自陈量表),这些量表在非VR环境中通常效度高且操作便捷,但在VR研究中,止步于此将错失关键研究机遇(此观点的早期阐释见文献140)。因此,未来VR研究方向,应优先开展纵向研究与多方法评估,同时创新测量范式以深化人类行为理解。
研究VR人类行为的学者,常优先考虑非言语行为和自我报告的测量,而非言语141。然而,言语能够反映情感和认知过程142-143。此外,由于多数研究采用单一参与者的非对话设置,言语很少被纳入考察。而消费级VR的成功用例之一却是社交互动,无论是孩子们玩的Gorilla Tag,还是成年人喜欢在VRChat世界中探索144-145。未来研究应着力弥合当下这一脱节,通过采集涵盖语言交互与非语言行为的全方位行为数据,来精准测度目标构念。
当萨瑟兰(Sutherland)在其开创性论文中描述VR这一媒介时146,他将其定义为一项“赋予我们掌握物理世界无法实现之概念的能力“的技术,“这是一面通往数学仙境的魔镜”146。确实,心理学研究正严谨验证萨瑟兰的预言,构建起具有现实影响力的系统。在此基础上,VR研究近年迎来了学术成果的爆发式增长。随着软硬件成本日益降低且越发普及,深度解析VR技术的心理作用机制与社会影响已迫在眉睫。我们笃信,当技术可得性与经济性持续提升时,该领域必将深刻揭示人类行为规律,并深化对虚拟性本质的独到洞见。
编者后记
印象中2018年前后,VR的概念非常火,在心理咨询领域,我们都在畅想VR的普及能够让心理咨询变得方便,带上VR设备就好像心理咨询师在你的眼前一样。没想到的是过了7年,VR的普及比想像中慢了不少,确实如同文中提到的观点一样,线上2D的会议倒是比较常见了。笔者也曾多次体验过VR,个人的体验是觉得设备有点重,带久了脖子酸,而且有点眩晕。如果VR能够更加轻量化,使用起来减少眩晕感就好了。
回想起自己阅读的第一篇以VR为研究媒介的文献,那是具身认知领域的研究,研究者在VR里创设了可以破墙的情境,探讨破墙对于创新思维的影响。当时就觉得好有趣,有一种开了眼界的感觉。毕竟在VR世界中可以创设出现实世界中难以创设的情境,能够帮助我们研究得更加深入。现在看完这篇综述,还会觉得做VR研究也挺不容易的,两个字“讲究”,文中提到了一些可能影响VR研究结果的“无关变量”,效应量还不小,如果真的要做VR研究还是要注意的。
原文出处:
Bailenson, J.N., DeVeaux, C., Han, E. et al. Five canonical findings from 30 years of psychological experimentation in virtual reality. Nat Hum Behav (2025).
参考文献:
https://doi.org/10.1038/s41562-025-02216-3
1.Loomis, J. M. Distal attribution and presence. Presence 1, 113–119 (1992).
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由天桥脑科学研究院主办的首届AI驱动科学年度研讨会(AIAS 2025)将于10月27–28日在美国旧金山举行。会议面向全球征集论文,聚焦能够在科学领域开辟全新研究模式、假设生成及实验方法的变革性人工智能创新。如果您希望与诺贝尔奖得主Jennifer Doudna,David Baker,知名学者Animashree Anankumar,Heather J. Kulik,以及业界领袖Tom Miller一同登台分享,请点击阅读原文提交您的论文:https://aias2025.org/call-for-papers/!征稿截止日期为8月1日。
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Chen Institute与华山医院、上海市精神卫生中心设立了应用神经技术前沿实验室、人工智能与精神健康前沿实验室;与加州理工学院合作成立了加州理工天桥神经科学研究院。
Chen Institute建成了支持脑科学和人工智能领域研究的生态系统,项目遍布欧美、亚洲和大洋洲,包括、、、科研型临床医生奖励计划、、等。
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