虚拟现实技术在欺骗研究中的应用 *

沈 靖 杨晓晴 王振宇 凌若蓝 蒯曙光*

(1.上海市公安局物证鉴定中心，上海 200083；2.华东师范大学心理与认知科学学院，脑科学与教育创新研究院，上海市心理健康与危机干预重点实验室，上海200062)

1 引 言

欺骗是一种通过言语、动作等方式隐瞒真相误导他人从而引发他人做出错误判断的行为(Hyman，1989;Vrij，Hartwig，& Granhag，2019)。自古以来，欺骗就是日常生活的一部分，在诸多的社会场景和环境中，欺骗会以各种方式出现(DePaulo，Kashy，Kirkendol，Wyer，& Epstein，1996)。目前存在许多理论来解释欺骗行为。认知负荷理论认为，因为说谎者既要回忆真相又要对真相进行掩盖，从而增加了认知负荷(Sporer，2016)。人际欺骗的理论提出，说谎者会策略性地采取看似诚实的行为以符合被欺骗者的期待。从更广泛的意义上讲，欺骗行为属于印象管理的范畴，即人们试图通过欺骗以期获得他人对自己正面的印象(Bourdage，Roulin，& Tarraf，2018)。理解人类的欺骗行为同样有着重要的应用价值。检测谎言成为众多职业工作中的重要部分。例如，司法人员需要判断犯罪嫌疑人和目击证人是否进行欺骗，从而决定案件的侦查和审判(Vrij & Fisher，2016;Wachi et al.，2017)。在政治和商业谈判中需要判断对手是否在进行欺骗，选择恰当的应对策略(Au & Wong，2019;Clementson，2017)。在教育中，教师需要判断学生是否有欺骗行为，从而调整管教的策略(Masip，Levine，Somastre，& Herrero，2020;Ulatowska，2017)。在体育比赛中，运动员往往会用身体的假动作欺骗对手，导致对手做出错误的判断，从而赢得相对的竞争优势(Brault，Bideau，Kulpa，& Craig，2012;Güldenpenning，Kunde，& Weigelt，2017)。理解人类的欺骗行为，对于提升对欺骗行为的检测能力具有重要的理论和应用价值。

人类时常受到谎言的蒙蔽。因此，我们需要借助专业的测谎工具和手段，从刺激诱发和反应记录两个方面提高对欺骗行为的检测能力。第一，诱发受测者更强的行为和生理反应；第二，更加准确地记录和区分在欺骗和非欺骗下人类不同的行为和生理反应。在之前的研究中，研究人员关注于如何记录和分析欺骗行为反应引发的生理指标如血压、心率、呼吸、面部表情、眼动信号和大脑信号的变化等(董珊珊，陈飞燕，何宏建，2013；傅根跃，陈昌凯，2003；任延涛，韩玉昌，2016；申寻兵，隋华杰，傅小兰，2017)。相对而言，对如何设置测谎时的刺激环境关注较少。近年来虚拟现实技术的发展给这一方面带来了新的机遇。

2 虚拟现实技术的特点及其在欺骗行为研究应用中的优势

虚拟现实技术在软件上通过计算机建模，三维扫描重构和后期的制作可以产生各种虚拟的场景和人物。在硬件上，虚拟现实系统使用虚拟现实头盔或环绕式立体投影来呈现逼真和沉浸式的三维空间(赵沁平，周彬，李甲，陈小武，2016)。近些年来，虚拟现实技术在设备的小型化和低成本化上取得了长足的进步，让其在各类心理学的研究中得到越来越广泛的应用(Goedicke，Li，Evers，& Ju，2018；Hu，Wu，& Shieh，2016；Kuai，Liang，He，& Wu，2020；张为忠，连榕，许艳凤，2019)。

虚拟现实的技术同样引起了欺骗行为研究者的关注。由于在现实情境下，直接进行欺骗行为的研究需要构建一个欺骗的场景。在实验室构建模拟场景进行欺骗行为的研究则需要满足一定条件：第一，实验场景的生态化。实验场景要尽可能和真实场景接近，让被试在实验环境中能够感受到真实欺骗场景一样的紧张情绪。第二，标准化。实验场景中应该能够在不同时间和地点被其他研究者容易重复构建。第三，可控化。在实验研究中，不仅需要呈现场景，更需要对这些场景进行定量化的控制和调节，构造不同实验条件以研究不同因素对欺骗行为的影响。在现实情境下，受到现实环境的限制，在实验中难以快速地切换场景。同时场景条件的定量化也有相当程度的困难。虚拟现实技术的一些优势对解决这些挑战提供了新的思路。虽然虚拟场景和真实场景存在着差别，但是虚拟场景却能模拟各种复杂的犯罪现场，有的情况下比单纯实验室环境更加能够激发受测者在现场中的感受。此外，作为软件，虚拟场景在标准化和可控化上有着天然的优势(de Gelder，Kätsyri，& de Borst，2018)。

3 虚拟现实的技术在欺骗行为研究中的应用领域

3.1 构建虚拟模拟犯罪场景代替真实模拟犯罪场景

在欺骗研究中，一个重要的研究方法就是模拟犯罪实验(傅根跃，马艳，丁晓攀，2008)。在该类型的实验中，被试者被随机分配至有罪组和无罪组。有罪组的受试者被要求进行一次“犯罪”行为，比如偷窃一个物体。而处于无罪组的被试，则不被要求进行“犯罪”行为。实验结束后，他们均受到犯罪的指控，如果他们不能证明自己是无辜的，就会受到惩罚。因此，无论是有罪组还是无罪组，受试者都会对犯罪指控进行否认，而此时有罪组的行为则被定义为欺骗行为。

在模拟犯罪的实验任务中，一个关键的要点就是构造一个让被试身临其境的场景环境。这样的情景模拟犯罪时常用在隐藏信息测试上。该测试用于检测只有犯罪者才会知道的犯罪细节知识。通过测量嫌疑人的反应来评估他们是否隐瞒“有罪知识”。但是由于实验室中物理条件的限制，很多场景的布置难以和现实场景接近。虚拟现实的技术能够提供一个低成本的、高逼真度的模拟犯罪环境。那么虚拟现实的场景是否能够代替真实场景进行模拟犯罪行为的研究呢？Rosenfeld等人的研究首先让被试在实验室中进行一次偷窃行为。然后让被试接受一个基于脑电的隐藏信息测试。在测试中，研究者发现当偷窃者看到其偷窃过的物体时，其P300信号会有显著变化，提示脑电信号的变化可以作为检测隐瞒信息的重要指标(Rosenfeld，Soskins，Bosh，& Ryan，2004)。Mertens等人在2008年重复了Rosenfeld等人的研究，将真实场景的偷窃任务改为虚拟场景下的偷窃任务。他们的研究发现虚拟场景下犯罪行为后的隐藏信息测试同样激发了受测者大脑脑电信号的变化(Mertens & Allen，2008)。我国研究者杨越的研究同样支持模拟场景犯罪的有效性。他们让被试在虚拟环境中“杀人”后，接受隐瞒信息的测谎测试。研究发现虚拟环境模拟犯罪测谎能得到和经典模拟犯罪测谎相似的结果(杨越，2010)。基于这样的研究证据，虚拟犯罪场景下的隐藏信息测试成为一个有效的实验手段研究人们的说谎行为，被越来越多的研究者采用(Hahm et al.，2009；Kitt，2014)。此外，隐藏信息测试的核心逻辑在于一些事件只有特定的犯罪人才会经历。因此通过对特定的探针刺激和中性刺激的反应差别，可以检测一个人是否隐藏了特定犯罪的情节记忆，从而筛选出犯罪人。这样的测试成败在于能否诱发受测者对犯罪场景的记忆信息。在经典的隐藏信息测试中，研究者通过呈现场景物品的图片，来诱发受测者的回忆。记忆的研究表明，人类的记忆存在场景效应。场景效应是指当人们在同一场景环境中回忆信息的时候，回忆成绩会更好(Godden & Baddeley，1975)。如果能够将受测者带到原来实施犯罪的场景，理论上能够更好地激发受测者的回忆，产生更大的反应差别。随着三维扫描重构技术的发展，可以对场景和物体进行高精度的数字化扫描，快速完成对场景的三维重建(Sieberth，Dobay，Affolter，& Ebert，2019)。这样的技术可以把嫌疑人带回过去所经历过的场景，在其犯罪情景中进行隐藏信息测试。Norman等人的研究使用虚拟场景下的隐藏信息测试，参与者首先在一个场景中从事一个模拟犯罪，然后把犯罪现场和物体通过激光扫描，转化为虚拟场景，并在三维虚拟现实上呈现。研究发现当犯罪现场和物品在虚拟现实场景中呈现时，受测者皮肤电导反应会比仅仅以二维图像的形式呈现时更强，这就增加了隐蔽信息识别的检测率(Norman，Wade，Williams，& Watson，2020)。这一结果显示在虚拟现实中重构犯罪现场或物品可能会增强受测者对刺激物的反应，从而提高隐藏信息测试的敏感性。

3.2 构建生态化的测试场景，提升了欺骗研究的生态效度

在真实的欺骗行为中，受测者处于一个很有压力的环境，比如在审讯室中面对着审讯官的质询。虚拟现实技术通过模拟欺骗行为的环境，提高实验室研究环境和真实场景之间的接近程度，有利于提升研究结果的生态效度。例如，对于欺骗是会增加还是减少反应时间存在一定的争论。认知负荷理论认为欺骗者需要抑制自己的真实记忆，同时编造一个虚构的描述，从而增加认知负荷。这种认知负荷的增加，就会导致他们对问题的反应更慢(Sporer & Schwandt，2006；Vrij，Fisher，& Blank，2017)。而依据人际欺骗的理论，欺骗者认为较长的反应时会让对方认为欺骗者存在欺骗行为，他们会尽可能快地回答以避免受到猜疑(DePaulo et al.，2003)。大多数实验室环境中的研究发现，欺骗者确实表现出了较长的反应时(Suchotzki，Verschuere，Van Bockstaele，Ben-Shakhar，& Crombez，2017；Walczyk，Roper，Seemann，& Humphrey，2003)。然而，Mapala等人的研究利用虚拟现实技术构造了一个高度逼真的机场安检场景(Mapala，Warmelink，& Linkenauger，2017)。在实验中，一名持枪的安检人员向参与者询问有关其财物的问题，受测者选择是否进行欺骗。研究发现欺骗者对欺骗问题的反应实际上比对他们说实话的问题的反应更快。这一结果和在抽象的实验室环境下测量的结果相反。这样的差异在于欺骗者是否面对安检人员。欺骗者在虚拟场景下更短的反应时可能是由于他们为了试图欺骗安检人员，有意识或下意识地更快地做出反应，以显得更自信。这样的结果提示提供生态化的测试场景是十分重要的。同时，生态化的环境能够为专业人员提供甄别欺骗行为的训练。人们对欺骗行为的判断会依赖各种线索(DePaulo et al.，2003)，能够有效的利用这些线索判断他人的欺骗行为对专业人员十分重要。虚拟现实的技术可以制作出高精度的虚拟人物，有效模拟人在欺骗时各种动作的表情变化(Steptoe，Steed，Rovira，& Rae，2010)。McKenzie等人的研究构造了一个安全检查点的训练环境。受训者在这个安全检查点面对虚拟的人物完成诸如搜查汽车等检查行为，通过对虚拟人物行为的观察，来发现可疑的行为(McKenzie，Scerbo，& Catanzaro，2003)。这样的环境給受训者提供了一个生态化的训练平台。

3.3 定量化的控制刺激场景，分析影响欺骗行为的因素

虚拟现实场景的另一个重要优势就是能够较为容易地操控场景中的信息，实时地测量人类对特定事件的反应，从而建立场景环境的参数与人们行为的关系(de Gelder et al.，2018；Zhou，Han，Liang，Hu，& Kuai，2019)。最为典型的应用就是在运动动作的欺骗研究中分析运动员是如何知觉对手的假动作的(Bideau et al.，2009；Güldenpenning et al.，2017)。Brault等人在虚拟现实空间中，通过操作虚拟人物的动作参数，研究橄榄球员欺骗性的身体运动是如何影响防守球员决策和防守行为的(Brault et al.，2012)。他们的研究发现，有经验的防守者在判断和识别对手欺骗性动作时会利用对手重心的偏移信息，而新手的判断则会更多受头部和上肢躯干运动的影响。Lynch等人的研究发现有经验的运动专家相比新手更加依赖于整体运动的线索来判断对手可能的欺骗性动作，从而获得更加准确的判断(Lynch，Olivier，Bideau，& Kulpa，2019)。Aravena等人利用虚拟现实场景研究了学生在考试中的欺骗行为(Aravena et al.，2017)。研究构造了一个教室的场景，在教室中设置了虚拟的监考老师，同时控制监考老师的行走路径和姿势，并记录学生的作弊行为。研究结果量化地勾画出教师在不同空间位置下，学生作弊行为发生的次数，解释了教师位置和朝向对学生作弊行为的影响。再如Farizi等人使用虚拟现实技术研究影响欺骗行为判断的面部表情特征，该研究构建出虚拟的人物模型，定量地控制虚拟人物各个面部表情特征，从而分析各个特征对欺骗行为判断的影响(Farizi，Bangay，& Mckenzie，2019)。这些研究显示虚拟现实技术在定量化研究影响欺骗行为因素中的独特优势和应用前景。

4 不足与展望

综上所述，虚拟现实技术通过构建具有生态性的实验场景，提升了实验室环境下欺骗研究的生态效度，同时定量化控制场景信息，分析各个场景因素对欺骗行为的影响。这些成果体现了利用虚拟现实技术，构造测试场景对研究欺骗行为的独特作用。然而目前虚拟现实技术在欺骗行为研究中还处于早期探索阶段，存在诸多的不足。

首先，人类被试对虚拟场景和真实场景有着认知上的偏差。欺骗作为一个人类复杂的社会行为，其背后有着复杂的动机和社会经济背景。虚拟现实的技术虽然可以通过构建高质量的场景，建立逼真的临场体验，但是难以在虚拟场景中模拟这些复杂社会背景因素，从意识层次让受试者愿意欺骗或者相信所见到的虚拟人物可能要对你进行欺骗。如何通过实验设计，构建故事场景，让受试者在虚拟现实场景中产生更强的代入感是研究设计中的重要挑战。

其次，虚拟现实硬件的技术设备仍然存在诸多不足。头盔显示器存在眩晕感强和视觉疲劳严重等问题。同时由于头盔遮蔽了受试者的视觉，佩戴头盔之后的行走行为受到很大的限制。洞穴式呈现系统虽然大幅度改善眩晕感和视觉疲劳，但是建设成本较高。在触觉和交互上，目前较为成熟的交互方式仍然是使用手柄控制器。但是这种交互方式并不自然。一些厂商在努力开发新的交互技术，例如数据手套(Lee，Park，Lee，& Kim，2017)或基于视觉的手势识别(Rautaray & Agrawal，2015)，或让用户用自己的双手与虚拟现实场景进行交互。这些新的交互技术将会进一步改善虚拟现实系统的用户体验，扩大虚拟现实技术的应用场景。

其三，虚拟现实技术在测谎实践的应用较少。目前的研究主要集中在实验室范围的科学研究。一线的测谎工作经过长期发展逐渐形成准绳问题检测、隐藏信息检测这样的标准化的测谎范式。虚拟现实场景把刺激输入从语言和图片转变为程序化可控的虚拟场景，这为构造新的测试范式提供了想象空间。例如在虚拟场景中构建出虚拟审讯室，利用虚拟化身的技术构造出虚拟警察进行审讯；再如让受测者在虚拟重构的犯罪场景中执行寻找作案工具的搜索任务。这些努力将推动实验室欺骗研究成果向司法实践的转化。

最后，虚拟现实技术和眼动、脑电、近红外等技术的结合有待进一步探索。在传统的欺骗行为研究的范式中，研究者应用了外周生理、眼动、脑电及近红外等技术手段测量受测者外周和脑中枢的反应，积累了丰富的经验。相关领域的研究发现虚拟现实技术可以很好地和这些生理和脑成像技术相结合，实时地测量人们在生态环境下眼动和大脑中枢的反应(Meiβner，Pfeiffer，Pfeiffer，& Oppewal，2019；Seraglia et al.，2011；Wang et al.，2019)。这样基于情景化的、多模态的研究方式将在理论上进一步提升研究者对欺骗行为的理解，同时也为测谎实践提供了新的技术解决方案。