通过游戏探索人类心智
导言：最近和lab小伙伴们讨论翻译一下这篇文章，因为在这篇新发表的论文中，描述了将游戏与标准实验室实验相比的优点和缺点，并提出了一系列建议，旨在最大限度地利用游戏来帮助我们研究认知。非常值得一看！
摘要：游戏早已成为我们生活的重要部分，无论是棋类、纸牌，还是电子游戏，都能带给我们无尽的乐趣与挑战。这些游戏之所以如此受欢迎，是因为它们既直观又有趣。正是这些游戏的独特特性，使其能成为研究人类心智的理想工具。由于游戏的直观性，为我们提供了一个独特的视角。使其能够帮助我们理解在比传统实验室环境更复杂、更具生态性的环境中的决策。而游戏的趣味性则使得研究人员能够探究新的认知问题，如“玩耍”的意义和内在动机。同时更加趣味的游戏也帮我们吸引了更多被试，能够进行更广泛且多样化的数据收集。
引言
在心理学和认知科学领域，研究人员通常会依赖于精心设计且易于控制的简单实验范式，这些范式已经推动了学科的巨大进步。然而，这种研究方式也存在局限性——它限制了我们可以探讨的问题范围，无法完全反映人们在复杂现实环境中的真实行为。游戏因其直观性和趣味性，为研究人类心智提供了独特的视角。通过游戏，我们可以验证心理理论在复杂、真实环境中的有效性。并且可以利用游戏进一步探索新问题，例如支持复杂行为的偏差、内在动机的认知机制等。
特别是随着大型在线游戏和高级统计建模技术的发展，游戏逐渐成为研究人类行为的强大工具。正因为如此，研究玩游戏如何影响人类行为变得越来越重要，并且研究人员已经学会如何利用游戏的吸引力并将其应用于教育和治疗等领域。认知科学家同样具备良好的条件去拥抱这些在线游戏的最新发展，从而更好地理解心智本身。
定义虚拟环境中的游戏
在过去的几十年中，关于“什么是游戏”的定义众说纷纭，这一概念也在不断演变。哲学家维特根斯坦曾认为，游戏是一个不需要严苛定义却可以被理解的概念。每个游戏并不一定有完全相同的特征，找到一个涵盖所有可能情况的理想游戏定义是困难的。基于这一特点，我们将“游戏”定义为引导玩家行为并以娱乐为主要目的的工具。
游戏通过直观的、工程化的环境来引导玩家行为，它们更准确地反映现实世界的某些方面，使玩家能够轻松互动。游戏具有内在激励，进而能够引发愉悦感，吸引玩家主动参与。相比之下，传统心理学实验往往缺乏直观性和趣味性，通常依赖外在的奖励来维持参与者的积极性。这些区别在本文的讨论背景下并不重要，我们希望关注的是，开发和使用类似游戏的虚拟任务，即直观且有趣的任务，如何在心理科学中开辟新的研究机会，同时比经典心理学范式更具生态性，又比现实世界更易于控制。
游戏作为研究平台的可行性
游戏的设计旨在通过对玩家的直观性刺激来产生接近现实世界复杂度的行为，即反映玩家在游戏中所做的假设。在心理学研究中，这些假设通常被称为“归纳偏见”，即一组在缺乏数据的情况下限制和指导学习者偏好某一假设而非另一假设的假设。然而，归纳偏见的研究受到传统心理学研究中所考虑任务复杂性的限制。例如，在研究人类的决策能力时，传统实验往往简化了行为选择，限制了可选择的数量。然而，在虚拟游戏中，参与者面临的行动和状态空间更加复杂，能够更真实地反映现实生活中的决策过程。
为了弥补心理实验与现实决策之间的差距，最近的一些研究通过创造游戏，以研究使人们能够推理更复杂状态和行动空间的归纳偏见。Allen等人创建了“虚拟工具游戏”的实验，要求被试选择三种工具之一，并将其放置在游戏场景中的特定位置。玩家需要在600x600像素的游戏空间中找到合适的策略。通过研究，科学家们发现人类的行动选择是基于关系的，可以通过有限的尝试和错误进行学习。这种复杂度正是传统实验无法提供的。
设计参与者愿意参与的实验是非常重要的。大多数实验需要提供金钱奖励以及捕捉实验以确保参与者的积极性。游戏则让参与实验本身变得自然具有奖励性或“有趣”，提供了另一种吸引被试的机制。
最独特的是，由于游戏自然具有奖励性，它们允许提出在常规实验室实验中不通过金钱奖赏提出比较难以提出的问题。例如，是什么促使人们内在地探索新系，或在反复失败的情况下继续坚持探索。好奇心、探索、乐趣和游戏是人类认知的关键方面，而目前对这些方面了解相对较少。
例如，Brändle等人使用了游戏“小小炼金术”。在这个游戏中，玩家必须组合元素以创造新元素，来理解人们在没有明确目标的情况下如何探索一个系统。通过使用原始手机游戏的数据，研究人员能够在真正的内在动机设置中调查玩家的决定，因为玩家继续游戏的动机完全是他们的乐趣。研究发现，玩家出于内在动机完成任务，同时玩家的行为变得更加自觉并且更符合游戏的精神。
游戏作为研究平台的潜在挑战
尽管游戏在心理学研究中有着巨大的潜力，但它也存在一些独特的挑战。主要可以分为两类：实验设计方面的挑战以及数据收集与分析方面的挑战。
首先，游戏的趣味性往往需要在设计中加入许多“花哨因素”，而这些元素可能会对实验的认知过程产生影响，这可能会削弱使用现有游戏获得的结果的可推广性。由于研究人员无法完全控制这些元素的呈现方式，可能会引入意外的实验混淆。
此外，游戏的开放性意味着参与者的经验可能会因游戏设计而不同。玩家在不同游戏阶段的表现可能会受到之前游戏经历的影响，导致数据的不一致性。这些因素可能会使研究数据更难解释。
我们提出了两种缓解策略：使用精心控制的心理实验或其他补充游戏来验证基于游戏的结果，或创建自己的游戏，以便可以实现直接的实验控制。
首先，使用游戏进行数据收集可能具有挑战性。游戏设计师可能并不总是愿意分享数据。然而，建立收集数据和跟踪玩家进展所需的基础设施对于学术界来说可能是一个巨大的挑战，因为这些功能并不是大多数标准在线实验平台所支持的。基于游戏的数据集也可能非常庞大，这就增加了通过这些随机性度量发现“统计显著”的风险，从而使这些结果无法推广。
如何利用游戏作为研究平台
如果您想在自己的研究中使用游戏，该怎么办？在这里，我们提供了一份指南，帮助您最大限度地利用游戏作为研究平台，并发挥其优势。
使用游戏都需要做出几个关键决定，例如玩家的奖励应该有多稀少，游戏应该有多复杂，以及应该如何设置游戏从一个关卡到另一个关卡的进展。最后，重要的是要考虑是否要将探索或规划能力等单个认知结构游戏化，或者是否要采用更多基于组合的方法，利用游戏来研究多种心理结构。
在决定了要通过游戏测试哪些假设之后，您需要决定您的游戏将来自哪里。一般来说，有两个选择：您可以创建并托管自己的游戏，或者您可以使用现有的游戏。虽然创建自己的游戏可以让您更好地控制特定的游戏参数，而且使用当前的游戏开发工具非常简单，但您需要考虑在哪里发布游戏以招募足够的被试。使用现有的流行游戏的优势在于它已经有现成的玩家基础，因此可以获得大量可供分析的数据。然而，即使数据可用，它们也可能不太适合回答特定的研究问题。说服游戏公司提供数据访问权限也可能是一个挑战。根据我们的经验，小公司甚至独立开发人员更可能对这种合作感兴趣。除了这两个方法，研究人员还可以与游戏开发者合作制作定制游戏，或对现有的经典实验范式进行游戏化。
为了通过游戏吸引目标人群，至少需要考虑两点。首先，游戏的外观应该适应目标人群。其次，由于不同的游戏可能会吸引具有不同特征的玩家，因此在特定的被试库中可能会出现选择偏差。如果多样化的被试库很重要，那么标准招聘平台是一个不错的选择，因为它们允许研究人员操控这些特征。然而，如果内在动机很重要，标准平台可能会存在问题，我们建议通过社交媒体招募被试，将游戏发布在不同的应用商店，或者在必要情况下直接与游戏公司合作。
最后，我们提供一些关于如何分析游戏中收集的数据的建议。我们建议将最终生成的大型数据集存储在数据库中以便管理。我们还建议除了报告显著性度量外，还报告效应量。因为在大型数据集中，显著性度量可能具有误导性，效应量有助于评估效应的相对重要性。
游戏可以解决的未来问题
游戏在研究人类心智方面还有许多潜在的研究方向，尤其在内在动机、整体认知、神经科学以及比较认知等领域。
游戏的一个主要优势在于它们能够独特地帮助我们回答关于内在动机的问题。例如，为什么我们会在没有明显外在奖励的情况下追求目标？例如，像《我的世界》这样的电脑游戏并没有为玩家设定具体的目标，而是提供了一个沙盒，玩家可以在其中自由行动。在这些情况下，人们会决定做什么？他们是否会为自己设定目标，如果是，他们通常会在什么时间范围或难度级别上设定这些目标？由于经典的心理学范式很少提供探索没有预定义目标的有趣环境的机会，游戏有潜力在这一研究领域取得重大进展。
游戏可以将研究引向整体认知的方向。像《塞尔达传说》这样的游戏需要玩家运用多种不同的认知方面，包括计划、探索和记忆。这些概念传统上是被分开研究的，因此忽略了潜在的交互效应。
游戏还可以开启神经科学和动物行为方面的新研究。例如，最近的研究表明了如何为癫痫患者设置视频游戏装置，从而在游戏过程中收集人体颅内记录数据。通过对这些患者的脑部活动进行研究，可以更深入地了解在自然环境中涉及的多重认知系统。最近的研究表明，灵长类动物也能够以合理复杂的方式玩《吃豆人》之类的游戏，并使用组合和层次策略。这些研究也能揭示人类是否在决策过程中使用了不同的认知系统，以及特定的神经反应是如何受到任务奖励的调节。
结论
我们认为，要真正理解心智，就必须转变研究范式，不再仅仅使用高度受控的简化实验，而是将游戏作为研究平台，研究学习、决策、语言理解和比较认知等方面的丰富内容。对于心智的研究，可以通过这种转变获得更多的洞察和更深入的理解，从而大大受益。与此同时，如果不尽量减少许多游戏中所发现的复杂性带来的潜在陷阱，这些益处可能会被削弱。我们相信，只要确保游戏的设计是为了测试有关人类行为的特定假设，并确保计算建模充分适合相关游戏，就能减少这些隐患。最终，我们认为逆向工程通常在将人们置于他们适应的环境中，即“工程化”环境时效果最佳，而精心设计的游戏可以提供这样的环境。
读者总结：严谨的实验设计是心理学作为科学的基础，生态化游戏化的任务设计帮助心理学走进现实生活。这是一篇有洞见的论文，帮助我们思考如何科学又生态化的设计更好的实验。
Reference:
Allen, K., Brändle, F., Botvinick, M. et al. Using games to understand the mind. Nat Hum Behav 8, 1035–1043 (2024). https://doi.org/10.1038/s41562-024-01878-9
国庆快乐
文案｜yutong
排版｜Zhexu
审核｜Haiyan
