Эксперимент в виртуальной реальности: как мы учимся принимать решения, наблюдая за другими?

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Оффтопик

В мире, где информация распространяется со скоростью света, умение ее фильтровать и использовать становится ключевым фактором успеха. Это особенно актуально для коллективных систем, будь то стаи животных, человеческие сообщества или робототехнические комплексы. Индивидуумы постоянно сталкиваются с дилеммой: полагаться на собственный опыт или следовать примеру успешных собратьев?

Игнорирование чужого опыта может привести к упущению ценных знаний, в то время как слепое подражание ограничивает самостоятельные исследования и грозит коллективной деградацией. Этот баланс между личным и социальным имеет первостепенное значение во множестве ситуаций: от поиска пищи в природе до разработки программного обеспечения.

Для изучения этих механизмов в действии, ученые разработали инновационный эксперимент, погружающий участников в виртуальную реальность, где им предстоит сообща искать ресурсы в условиях, имитирующих природные. Группы из четырех человек отправляются в виртуальный «замок» на поиски спрятанных монет, оснащенные «металлоискателями» и возможностью наблюдать за действиями друг друга.

Эксперимент в виртуальной реальности, иллюстрация
Автор: Designer
Виртуальный поиск: балансируя между индивидуализмом и коллективизмом

Участникам эксперимента предлагается два типа среды: в одном монеты распределены равномерно, в другом сконцентрированы в нескольких «богатых» местах. Теория игр, изучающая подобные сценарии, предполагает, что в условиях ограниченных ресурсов индивиды склонны «паразитировать», присоединяясь к тем, кто уже нашел «клад».

a Участники в группах по четыре человека искали круглые ресурсные пятна в квадратной среде. Металлоискатель загорался, когда они обнаруживали патч. Участники могли наблюдать друг за другом в режиме реального времени и принимать решение о присоединении к другим игрокам, обнаружившим заплату (эксплуатация игроков обозначается анимацией копания; см. аватар справа). b После того как участники обнаружили заплату или присоединились к другим, они начали добывать монеты в мини-игре, нажимая на символы монет, появляющиеся на экране с интервалом в 2 секунды. c Участники выполнили четыре раунда задания в экспериментальной схеме 2 x 2. Каждая группа провела два раунда в концентрированной среде (5 патчей с 48 монетами в каждом) и два раунда в распределенной среде (15 патчей с 16 монетами в каждом). Цветные точки и линии представляют собой снимки текущего положения четырех игроков, а также траектории их движения в течение последней минуты. В светло-зеленых патчах осталось меньше монет. Половина групп стимулировалась на групповом уровне, а половина — на индивидуальном. d Вычислительный подход использует переменные, зависящие от состояния, чтобы распределить участников по скрытым состояниям в каждый момент времени: «Индивидуальная разведка» (I; самостоятельный поиск ресурсных патчей) или «Социальная релокация» (S; использование социальной информации и приближение к успешным членам группы). Модель одновременно определяет вероятности перехода между скрытыми состояниями (поскольку «Эксплуатация» E известна, нам нужно только явно моделировать переходы между I и S). Мы моделируем (зависящее от времени) влияние предикторов состояния на вероятность прекращения разведки и перехода к социальному перемещению, PI->S. Изображения монет воспроизведены по лицензии Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0) с сайта https://www.pngall.com/usd-crypto-coin-png.
Автор: Deffner, D., Mezey, D., Kahl, B. et al. Collective incentives reduce over-exploitation of social information in unconstrained human groups. Nat Commun 15, 2683 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-47010-3 CC-BY 4.0 Источник: www.nature.com

Однако, такая стратегия, выгодная для отдельного участника, может навредить коллективу в целом, ведь чрезмерное скопление искателей на одном участке ограничивает параллельный поиск новых ресурсов.

Для проверки этой гипотезы, ученые ввели два типа мотивации: индивидуальную, где вознаграждение зависит от личного успеха, и коллективную, где участники получают бонус за общий результат группы. Предполагалось, что коллективная мотивация снизит желание «паразитировать», так как участники будут заинтересованы в общем успехе, а не только в личной выгоде.

a Монеты, собранные в зависимости от условий стимулирования и среды (концентрированные — синим, распределенные — зеленым). Каждый кружок представляет один раунд на участника (n = 160 участников), более крупные заполненные точки представляют апостериорные средние (а также 90 %-ные HPDI) из байесовской многоуровневой модели Пуассона. b Различия в производительности между условиями стимулирования (положительные значения указывают на преимущество группового стимулирования), рассчитанные как вероятность эксплуатации патча в 1-минутных интервалах (апостериорные средние и 90 %-ные HPDI; n = 160). c Апостериорные коэффициенты скрафтинга (условные вероятности того, что игроки присоединятся к участку, где они наблюдали хотя бы одного члена группы, эксплуатирующей патч) в зависимости от условий стимулирования и среды. d Среднее количество монет, собранных одной особью, в зависимости от индивидуальных коэффициентов скрафтинга (с 90% HPDI; вверху; n = 160) и на группу в зависимости от плотности фуражиров (т.е, e (Среднее) количество монет за раунд на особь (вверху; n = 160) и группу (внизу; n = 40) в концентрированной и распределенной среде в зависимости от расстояния (стандартизированное среднее расстояние до других игроков). Линии и интервалы неопределенности показывают эффекты многоуровневых регрессий, учитывающих исходные различия между условиями стимулирования и индивидуальную и групповую изменчивость как интерцептов, так и наклонов (прозрачный текст, если 90% HPDI перекрывает 0).
Автор: Deffner, D., Mezey, D., Kahl, B. et al. Collective incentives reduce over-exploitation of social information in unconstrained human groups. Nat Commun 15, 2683 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-47010-3 CC-BY 4.0 Источник: www.nature.com
Результаты эксперимента: индивидуальный успех vs коллективная эффективность

Результаты эксперимента подтвердили прогнозы: участники, мотивированные на коллективный результат, демонстрировали более стабильную эффективность вне зависимости от типа среды. Индивидуалисты же, наоборот, показывали худшие результаты в среде с концентрированными ресурсами, где их стремление «паразитировать» приводило к скоплению на одном участке и снижению эффективности поиска.

a Полные апостериорные распределения (прозрачные кривые) и 90%-ные HPDI (более темные области) для влияния различных предикторов состояния на вероятность того, что участники переключатся с индивидуального исследования на социальное перемещение в зависимости от окружения (концентрированное в синем, распределенное в зеленом) и условий стимулирования. В верхней строке показаны базовые вероятности переключения во всех ситуациях, в которых участники наблюдают (a) успешного игрока (игроков), в остальных строках — отклонения от этого ожидания на шкале логитов. b Успех (среднее количество собранных монет на одного человека; n = 160) в концентрированной (слева) и распределенной (справа) средах как функция веса решения на индивидуальном уровне. Линии и интервалы неопределенности показывают эффекты, полученные с помощью логнормальных регрессионных моделей, учитывающих различия в исходном успехе между условиями стимулирования (указано выше, прозрачный текст, если 90% HPDI перекрывает 0).
Автор: Deffner, D., Mezey, D., Kahl, B. et al. Collective incentives reduce over-exploitation of social information in unconstrained human groups. Nat Commun 15, 2683 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-47010-3 CC-BY 4.0 Источник: www.nature.com

Помимо этого, ученые разработали специальную компьютерную модель, позволяющую анализировать скрытые механизмы принятия решений. Эта модель, основанная на принципах «скрытой марковской цепи», отслеживает изменения в поведении участников и выделяет два ключевых состояния: «индивидуальное исследование» и «социальное перемещение».

100 случайных выборок из апостериорного распределения (прозрачные линии), а также апостериорные средние (сплошные линии) для влияния различных предикторов состояния с течением времени в каждом раунде в зависимости от условий стимулирования и окружения (концентрированные — синим, распределенные — зеленым). В первом столбце показаны базовые вероятности переключения во всех ситуациях, в которых участники наблюдают (а) успешного игрока (игроков), в следующих столбцах — отклонения от этого ожидания в логитовой шкале.
Автор: Deffner, D., Mezey, D., Kahl, B. et al. Collective incentives reduce over-exploitation of social information in unconstrained human groups. Nat Commun 15, 2683 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-47010-3 CC-BY 4.0 Источник: www.nature.com
Раскрывая механизмы принятия решений: роль социальных сигналов

Модель показала, что участники, мотивированные на коллективный результат, со временем начинали действовать более избирательно, используя социальную информацию только в тех случаях, когда она действительно полезна. Это позволило им избежать ловушки чрезмерного подражания и повысить эффективность коллективного поиска.

Веса регрессии гауссова процесса с временным лагом (включая 90% HPDI), предсказывающие успех коллективной кормежки (количество игроков, использующих участок) на основе (а) расстояния (среднее попарное расстояние между игроками) и (б) видимости (количество визуальных связей между членами группы, от 0, когда никто не смотрит на других, до 12, когда все смотрят на других) на разных временных интервалах в зависимости от условий стимулирования и среды (концентрированные — синий, распределенные — зеленый).
Автор: Deffner, D., Mezey, D., Kahl, B. et al. Collective incentives reduce over-exploitation of social information in unconstrained human groups. Nat Commun 15, 2683 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-47010-3 CC-BY 4.0 Источник: www.nature.com

В заключении, исследование не только подтверждает прогнозы теоретических моделей, но и раскрывает сложные механизмы принятия решений в условиях коллективного взаимодействия.

Оказалось, что коллективная мотивация, в сочетании с грамотным использованием социальной информации, способствует повышению эффективности групповой деятельности. Эти результаты имеют значение не только для понимания поведения людей, но и для разработки эффективных стратегий управления коллективными системами в различных сферах, от робототехники до социальных сетей.

Как объяснить, что в эксперименте одиночки показывали лучшие результаты, чем группы, хотя коллективный разум считается более эффективным?

В данном эксперименте участники групп, мотивированные на индивидуальный успех, действовали эгоистично, стремясь «паразитировать» на чужих находках. Это приводило к скоплению на одном участке, конкуренции за ограниченный ресурс и снижению общей эффективности. Одиночки же, не отвлекаясь на социальную информацию, действовали более рационально, исследуя большую площадь.

Как можно использовать выводы исследования для оптимизации работы коллективов в реальном мире?

Выводы исследования подчеркивают важность коллективной мотивации и избирательного использования социальной информации. В компаниях, например, можно внедрять системы поощрения, стимулирующие сотрудничество и обмен опытом, а также создавать информационные фильтры, предотвращающие информационный перегруз и «эффект толпы».

Модель «скрытой марковской цепи» используется для анализа поведения животных. Как она может помочь в изучении социальных взаимодействий людей?

Модель «скрытой марковской цепи» позволяет выделить скрытые паттерны поведения, которые не всегда проявляются в явных действиях. В данном исследовании она помогла выявить два ключевых состояния участников: «индивидуальное исследование» и «социальное перемещение», а также проследить динамику перехода между этими состояниями под влиянием различных факторов.

Исследование проводилось в виртуальной реальности. Насколько его результаты применимы к реальному миру?

Виртуальная среда в данном эксперименте была максимально приближена к реальности: участники сталкивались с ограниченным полем зрения, физическими препятствиями и необходимостью принимать решения в условиях неопределенности. Поэтому полученные результаты, вероятно, отражают общие закономерности социального поведения, актуальные и для реального мира.

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Осторожно, говорят «да»! Как не стать жертвой телефонных мошенников

  • Тематическая подборка
  • Оффтопик
Звонок с незнакомого номера может показаться обычным событием, но за приветливым голосом на другом конце провода может скрываться опасность. Телефонные мошенники придумывают всё более изощрённые...

ЮАР – единственная страна мира с тремя равноправными столицами. Как так получилось и для чего это нужно

Большинство стран мира довольствуются одной столицей. Иногда их две, как в Боливии или Нидерландах. А вот Южно-Африканская Республика пошла дальше всех и официально имеет сразу три.

Как выбрать живую ёлку для дома?

  • Тематическая подборка
  • Оффтопик
Запах хвои, смолистые иголки, настоящая лесная красавица в углу гостиной — живая ёлка создаёт ту самую новогоднюю магию, которую не заменит никакой пластик. Но как выбрать дерево,...

Как маленький Люксембург стал одним из самых богатых государств мира

Иногда смотришь на карту Европы и поражаешься: как получилось, что крошечный Люксембург, который можно пересечь на машине быстрее, чем добраться из одного конца Питера или Стамбула в другой,...

Как зимой проехать дольше на электромобиле. Несколько простых советов

Морозные условия доставляют неприятности электромобилям и снижают их эффективность. Одной из основных неприятностей при низкой температуре окружающей среды является падение характеристик...

Концептуальное часовое искусство Константина Чайкина и акриловые шестеренки: разбираемся с Агасфером

За последний год имя российского изобретателя, часовщика Константина Чайкина звучало особенно часто. И каждый раз, заметим, заслуженно!Во-первых, как часовой мастер, кажется, наш герой все...