激似人類的機器人，為何笑得你心底發寒？細談火紅半世紀的「恐怖谷理論」

• 文／Te-Yi Hsieh｜現為英國University of Glasgow 博士生，主修 Neuroscience and Psychology。研究領域介於心理學、機器人學、神經科學的交界處。

科技日新月異，我們或多或少都在新聞、報章雜誌中看過外貌激似真人的人型機器人。

例如，日本石黑浩（Hiroshi Ishiguro）教授建造與自己如同雙胞胎的機器人、第一個獲得公民權的阿拉伯機器人蘇菲亞（Sophia） ，以及日本長崎奇怪飯店（Henn na Hotel）的人型機器人房務。

石黑浩教授，以及他創造的雙胞胎機器人。（圖／Flickr，Ars Electronica）

現今科技之進步確實讓人瞠目結舌，有一些機器人甚至擁有柔軟的矽膠皮膚呢！

但也許很多人跟我一樣，在看到這些人型機器人時有種詭異、不寒而慄的感覺，尤其是那些越接近真人的機器人，越令人毛骨悚然！

事實上，這樣的不舒服感受有個專有名詞可以解釋，叫做「恐怖谷理論」（亦稱詭異谷，Uncanny Valley）。

什麼是恐怖谷理論？

「恐怖谷」最早由日本機器人學教授 Masahiro Mori 於 1970 年提出¹。該理論以一曲線（下圖）說明，人們面對越像自己（人類）的對象，好感度會越高。

恐怖谷理論（翻譯自Piwek、McKay ，與Pollick 之期刊論文）

但是當對方的樣貌是幾乎和自己（人類）一樣，卻又出現幾個意外的「非人」特徵時（像是，關節處顯露的機械構造），好感度就會驟降，掉到曲線圖中的谷底。

只有當對象是跟我們完全一樣、是活生生的人類時，好感度才會攀升至最高點。

我們看著機器人幾乎和真人無意的外貌，以及難免顯露的非人特徵，像是機器人僵硬的表情、顯露的機械構造，或是空洞的眼神，內在觀感極為容易被帶入恐怖谷中，並產生油然而生的抗拒。

看著蘇菲亞做出各式各樣的表情，你是覺得親切，還是「有點怪怪的」呢？（圖／Giphy）

此外，對於靜態、動態的對象，此理論也做出不同假定：動態的對象會比靜態的帶來更強烈的恐懼感。

顯而易見地，會動的殭屍比靜止的屍體恐怖好幾百倍啊！

我們的恐懼，究竟從何而來？

自 1970 年以來，學者也試著對恐怖谷提出不同解釋。

首先，Mori 本人認為這樣「恐怖」的感覺來自於一種生存的本能，因為這些似人非人的訊息通常透露著生存上的「危險」，像是看見屍體、殘缺的人體軀幹等等，大腦會反射性地產生恐怖的感受、讓自身避開此情境。

提出恐怖谷理論的 Mori 認為，這是人類感知到危險的心理反應。（圖／Giphy）

Bartneck 與同事³則是用「框架理論」（Framing theory）來解釋此曲線，他們認為這樣令人反感的情緒來自於與自身「基模」（schema）相衝突的刺激物。

也就是說，當我們第一眼看到一個極似真人的人型機器人，腦中關於「人類」的基模會被促發，此基模包含我們對於人類此概念的豐富的知識，因此一旦察覺到任何「非人」的訊息，都會造成認知上的強烈衝突、預期落空，進而產生反感。

此解釋更近一步得到功能性磁振造影（functional Magnetic Resonance Imaging，fMRI）的證據⁴，以及貝氏數學模型（Bayesian model）的結果⁵支持。

然而時至今日，研究人員對於恐怖谷產生的真正原因、甚至恐怖谷是否存在，都尚未達成共識。

除了恐怖谷，還有恐怖懸崖！

事實上，Mori當初是根據自身研究經驗、個人觀點提出這個恐怖谷「假說」，並非根據實證資料推論出的結果。

因此，有些研究者在親自進行實驗、數據分析後，竟得到完全不一樣的曲線！

例如，Bartneck與其團隊³為了驗證恐怖谷理論的正確性，採用一系列不同對象的照片，包含：

• 取自ELLE時尚雜誌的真人模特兒照
• 修圖後皮膚顏色變綠的真人照片
• 電繪人像
• 擬人機器人（android）：如Actroid、EveR、Repliee Q1
• 人形機器人（humanoid）^註：如QRIO、ASIMO
• 動物型機器人：如AIBO、PaReRo、iCat

他們讓 58 位受試者分別觀看這些圖片，並回答「它有多像人」、「我對它的喜好程度」等等的問題。

你覺得它們像人嗎？你喜歡它們嗎？（圖／擷取自原始論文³）

研究團隊原先預期，受試者應該最不喜歡綠皮膚真人、擬人機器人的照片，因為這兩種照片跟真人照片幾乎沒有差別，僅有少數非人的特徵。

殊不知，統計數據的結果顯示，雖然動物型機器人的擬人程度最低，卻是最受喜愛的對象；人形機器人雖擬人程度位居倒數第二位，受喜愛程度僅次於動物機器人。

完整的喜好排名為：動物型機器人、人形機器人、電繪人像、綠皮膚真人、擬人機器人，最後才是真人。

在這個排名中，最令他們驚訝的是，人們對綠皮膚真人與擬人機器人的好感度，不但沒有比較低，甚至還高於真人模特兒的照片！而且對人形機器人的照片的喜好同樣也高於真人照片。

這樣的數據，與Mori的理論大相徑庭。

基於這樣的數據結果，他們推測真實的曲線可能並非恐怖谷，而是恐怖懸崖（Uncanny cliff），並且建議機器人設計者不應一味追求高度擬人化外觀，而應注重外型與功能間的平衡。

Bartneck與研究團隊的「恐怖懸崖」（圖／翻譯自原始論文³）

然而 Bartneck 研究中令人較為存疑的是，受試者評定真人照片的擬人化程度竟比其他照片都還要低！究竟 58 人的評分是否具代表性？ Bartneck 團隊從 ELLE 時尚雜誌選用的真人照片是否偏誤？都有待商討釐清。

此外，也因為人類擁有豐富的社交經歷，對「真人」的喜好較明確，也受個人經歷、文化等因素影響。因此，單一、特定的人類照片或許無法代表概括性的「人類」此一種類。

細數那些「背叛」恐怖谷理論的研究

比起「恐怖」的情緒，也有研究團隊提出了幾乎相反的結果。

Cheetham、Suter，和Jancke⁶發現，當我們無法用肉眼判斷這張圖到底是真人，還是電繪人像（avatar）時，這些越似人非人的臉，越與人們的正向情緒連結，因此，該研究團隊認為恐怖谷實際上應該是「快樂谷」（Happy valley）。

會動的，一定比較可怕嗎？（圖／Giphy）

最後，雖然有研究利用「靜態圖片」驗證了恐怖谷的曲線，但是當刺激物改成「動態短片」呈現時，曲線反而趨於平坦，與 Mori 原先假定的「動態物體將帶來更為極端的恐怖谷現象」完全相反²。

然而我們在解釋單一研究結果時，仍不能忘了：不同實驗素材（例如，研究者選用的圖片、影片）、不同受測對象（例如，受試者是大學生？西方人？）都會對結果產生影響。

另外不可忽略的是， Mori 教授在 1970 提出恐怖谷理論時是以日文撰寫，他當時用「親合感」 （shinwa-kan）來描述本文中的「好感度」，英文裡較適切的翻譯為「affinity」或是「likability」。

但有許多研究中都選用「familiarity」，而 familiarity 一字強調的是過去經驗，而非情感連結，使測量的效度受到質疑^1,3。

哼哼，咱人類可不只是外貌協會！

雖然要統一總結個別研究的結果並不容易，但研究者目前仍普遍認同：要打造能自然與人社交的機器人，一味追求外觀的擬人化並非一個明智的解法，反而更需著重在外觀與功能上的平衡^1,3,7。

因為似人的外貌，會讓使用者期待能以似人的社交方式與之互動，然而要模擬人類社交互動是一項極具挑戰性的工作，例如，機器人的細微表情、情感表達、語言理解、表達、認知歷程、身體律動等等都須加以控制、設計。

除了外貌以外，機器人的運動方式、語言表達等等功能，也都需要經過精心的設計和考量。（圖／Giphy）

從我們目前有的人型機器人來看，此項挑戰似乎尚未成功過，即使是那些乍看下與真人無異的機器人，一但開口、與人互動，不自然與漏洞百出的應對便顯而易見。

在人機互動中，我們能探討的面相仍相當多，像是機器人的語言能力、情緒表達、行為模式、互動者人格特質、個人經歷，絕非是「外觀擬人化程度」一項因素能決定整體互動品質的^8,9。

當機器人總是被貼上「毀滅世界」的標籤

此外，我們對機器人的態度、好感度也受到媒體文化制約著，許多人不喜歡機器人可能是因為電影經常把機器人塑造成「人類物種的威脅」。

曾在訪談中開玩笑要毀滅人類的蘇菲亞，被全球媒體熱烈的報導。

然而，運用科技本身無善惡之分，好與壞終究在於使用者。

更何況，我們目前現有的機器人跟科幻電影中的、一般人期待的都差距非常、非常多。

像是在日本長崎的奇怪飯店（Henn na Hotel），雖在四年前目標成為世界上第一家由機器人組成的飯店，卻在2019年因為大多數機器人無法妥善回應房客期待、錯誤百出，而決定逐漸轉回聘用人類員工。

怪奇飯店曾以「世界上第一家由機器人組成的酒店」而聲名大噪。（圖／Flickr，MIKI Yoshihito）

即使現有的社交機器人大多只能做為輔助工具，無法全取代人力，但是研發機器人對人們生活品質的益處，仍是顯而易見的。

例如，在人口老化社會中，機器人能補足長照資源不足的問題，取代大部分勞力工作，減輕照顧者的負擔¹⁰。

想讓機器人更貼近人類？千萬不可只注重外表

回到本文所探討的問題中心，人型機器人是否會無一避免地掉入恐怖谷中？就目前的研究證據來看，我們似乎尚未能給出一個肯定的答案。如同大多研究問題，正反方的證據同時存在於文獻中。

再者，恐怖谷曲線很可能會因個人偏好、生活經歷而有所不同。

如 Mori 將「日本人形木偶」（bunraku puppet）放在相當靠近真人親合度的位置。雖然在 Mori 的理論原文中，他也承認這樣的木偶其實說不上是高度擬人化的，但是當在看木偶戲時，會不自覺忘卻木偶非人的外觀特徵，深深融入故事情境與人物情感中。

對於日本人、愛看木偶戲的人而言，可能會對日本的木偶更親切。（圖／Flickr，Leonardo Boiko）

相對地，我們每個人會覺得親近、懼怕的對象、特徵，也與我們人生經歷緊緊連結，這為探討擬人化外表與互動者好感度關聯的議題上，增添了許多變項與困難。

然而，不管恐怖谷存在與否，都提醒了機器人設計者，不該一味追求高度但可能造成反效果的擬人化外貌。

皮克斯動畫「瓦力」（WALL-E）裡的瓦力跟伊芙、迪士尼「大英雄天團」（Big Hero 6）裡的杯麵，它們長得都完全不像人類，卻仍深得觀眾的喜愛。

明明杯麵（左）和瓦力（右）都很不像人類，卻得到非常多觀眾的喜愛。（圖／Wikipedia）

要打造良好人機關係、提高大眾對機器人的接受度，或許該更強調於情緒表達⁹、互動模式¹¹、社交技能⁷，以及使用者在長期人機互動中的心理歷程^12,13，畢竟，人類在社交互動中也不是單看外表的膚淺生物吧！

備註

humanoid 和 android 雖然時常混用，用來指稱似人的機器人，但事實上兩詞定義有些微不同。

• humanoid：泛指擁有部分人類外型特徵、受人型啟發設計的機器人，不管擬人程度高或低都能稱為humanoid。
• android：特指完全模仿真人外觀的機器人，會擁有似人的皮膚、頭髮、身材比例，與互動方式等等，如大阪大學（Osaka University）與 Kokoro 公司製造的 Actroid 機器人。

參考文獻

1. 1Mori, M., MacDorman, K. F. & Kageki, N. The uncanny valley. IEEE Robot. Autom. Mag. (2012) doi:10.1109/MRA.2012.2192811.
2.  Piwek, L., McKay, L. S. & Pollick, F. E. Empirical evaluation of the uncanny valley hypothesis fails to confirm the predicted effect of motion. Cognition 130, 271–277 (2014).
3.  Bartneck, C., Kanda, T., Ishiguro, H. & Hagita, N. Is The Uncanny Valley An Uncanny Cliff? in RO-MAN 2007 – The 16th IEEE International Symposium on Robot and Human Interactive Communication 368–373 (2007). doi:10.1109/ROMAN.2007.4415111.
4.  Saygin, A. P., Chaminade, T., Ishiguro, H., Driver, J. & Frith, C. The thing that should not be: predictive coding and the uncanny valley in perceiving human and humanoid robot actions. Soc. Cogn. Affect. Neurosci. 7, 413–422 (2012).
5.  Moore, R. K. A Bayesian explanation of the ‘Uncanny Valley’ effect and related psychological phenomena. Sci. Rep. 2, 864 (2012).
6.  Cheetham, M. Perceptual discrimination difficulty and familiarity in the Uncanny Valley: more like a “Happy Valley”. Front. Psychol. 15.
7.  Dautenhahn, K. Socially intelligent robots: dimensions of human-robot interaction. Philos. Trans. R. Soc. B Biol. Sci. 362, 679–704 (2007).
8.  Hortensius, R. & Cross, E. S. From automata to animate beings: the scope and limits of attributing socialness to artificial agents: Socialness attribution and artificial agents. Ann. N. Y. Acad. Sci. 1426, 93–110 (2018).
9.  Hortensius, R., Hekele, F. & Cross, E. S. The Perception of Emotion in Artificial Agents. IEEE Trans. Cogn. Dev. Syst. 10, 852–864 (2018).
10.  Zsiga, K. et al. Home care robot for socially supporting the elderly: Focus group studies in three European countries to screen user attitudes and requirements. Int. J. Rehabil. Res. (2013) doi:10.1097/MRR.0b013e3283643d26.
11.  Feil-Seifer, D. & Matarić, M. J. Socially assistive robotics. Robot. Autom. Mag. IEEE 18, 24–31 (2011).
12.  Hortensius, R. & Cross, E. S. From automata to animate beings: The scope and limits of attributing socialness to artificial agents. Ann. N. Y. Acad. Sci. (2018) doi:10.1111/nyas.13727.
13.  Henschel, A., Hortensius, R. & Cross, E. S. Social Cognition in the Age of Human–Robot Interaction. Trends Neurosci. S0166223620300734 (2020) doi:10.1016/j.tins.2020.03.013.

作者資訊

Te-Yi Hsieh｜現為英國University of Glasgow 博士生，主修 Neuroscience and Psychology。研究領域介於心理學、機器人學、神經科學的交界處。

欲知更多作者的研究相關資訊可關注：http://www.so-bots.com/
Twitter: @TeYiHsieh

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