《The challenges of entering the metaverse: An experiment on the effect of extend

KaaPexei

元宇宙这个词汇自从Zuckerberg说出来之后，就成为了一个社会热词。这些天看了一些中文文章和书籍，感觉很不满意。首先切入点是人文社科学者的认识，底层的技术体系架构完全没有讲，那么便多是无源之水无根之木。而很多中文学报中发表的论文，居然是互相引用中文文献、书籍、报纸，居然没有英文的技术类参考文献，让我对于这个根基大大的产生了怀疑。于是乎，还是自己读读相关联的英文文献吧。

元宇宙的技术基点之一包括AR、VR、MR、XR等R技术，以便给使用者提供“远程存在”或者“具身体验”。人文学者对于元宇宙充满了憧憬和希望，而这篇文章则告诉大家，使用AR或XR工作，花费的时间精力远比现实世界更多，工作量更大。
方法论

用来衡量workload的方法有很多，一般可以分为两类：

一类是客观衡量法。要么采用客观指标来衡量使用者的工作效能，要么是去监控使用者的生理指标。另一类是主观测量法。即通过对主体一系列的主观自评价，得到workload的数值。

衡量workload的领域大概从1998年起才慢慢搞起来，进入2000年以后文献才慢慢丰富起来，目前整个领域似乎还处在学科的初期，很多的方法论和技术工具尚不成熟。于是乎，作者为了能够把AR、VR之类东西能做衡量，就选取了这个领域里面较为成型的主观测量工具，NASA Task Load Index（TLX）。
NASA Task Load Index（TLX）


NASA Task Load Index（TLX）这个表示1988年就发明了，2006年做了更为细致的规定和修改。它有6个维度，根据论文翻译如下：

子维度	解释
精神需求	个体完成某项规定任务（思考、决策、计算、记忆、观察、搜寻）所感知到的需要消耗的精神和感知活动
体力需求	个体完成某项任务所感知到的需要消耗的体力活动
时间需求	个人完成某项任务所感知到的时间压力和进度压力
努力程度	要达到相应表现水平，所感知到的工作强度（精神和体力）
表现力	在完成相应任务之后所感知到的成就感
挫败感	在任务过程中所感受到的不安、批评、刺激、压力、厌烦的程度

根据这个量表，作者先通过文献来做workload的分析：
首先是
精神需求


作者通过文献分析，得出了这样几个假设：

AR消耗的精神力比现实世界更多

这是因为，AR世界中，人们需要同时处理来自真实世界和虚拟世界的信息源，而人类同时关注多个信息源的能力是受限的。因此，AR比现实世界的workload更重。

VR的精神力消耗和现实世界相同

作者认为，VR里面的信息源也是单一的，和现实世界是一样的，因此workload中的精神力相同。
体力需求


作者认为，真实世界的物理动作，想做就能做。而在AR、VR、XR中的动作，需要借助各种特制的硬件系统和动作学习机制。因此得到两个假设：

AR消耗的体力比现实世界更多

2.VR消耗的体力比现实世界更多

时间需求


作者认为，人们同时处理的信息源越多，时间压力感会越强。因此，在时间需求上有两个假设

AR会增加工作量

VR不会增加工作量

努力程度、表现水平和挫败感


作者认为，现有的AR和VR交互水平还存在着较大问题，控制虚拟物体比控制真实物体要困难得多，因此在努力程度和挫败感上都会有所提升。但是在成就感或表现力方面，作者认为，虽然现有文献研究显示，XR会比现实世界更有成就感，但是他们的分析认为，这种成就感来自于XR的附加价值（即增加的信息），如果刨除掉这些附加价值，其成就感与现实世界相当。

因此，他们得到以下假设：

AR 在努力程度上和挫败感上增加工作量，在表现度方面没有效果。

VR在努力程度上和挫败感上增加工作量，在表现度方面没有效果。

实验设计

作者为了验证上面的假设，设计了一个商场购物的场景，并使用了一个2×2的心理测表，过程采用的标准为Finnish National Board on Research Integrity TENK Guidelines 2019的方法。
实验场景

真实场景：1个真实商店，3面墙，每面墙三排架子，商品标签是打印的纸牌。AR场景： 真实商店，商品标签是通过AR头显呈现的。VR场景： 把真实商店扫描重建，然后把其中的商品用Unity做出来。商品标签也是做出来的。VR+AR场景： 把真实商店扫描重建，然后把其中的商品用Unity做出来，商品标签

实验结果


根据他们所做的实验发现，AR需要调用更多的信息源，认知过程需要调用更多的精力，因此工作量更大。但是纯粹的VR环境，却因为交互是在虚拟环境中，实际体力消耗并没有实际大，而且能够做出许多在实际环境中没法做出来的动作，从而在安全和自由度上会更为宽松。

而把AR和VR结合到一起，会比单独使用AR或VR，工作量要小。这是因为可以结合两者的优点，比如把AR中的information detection拿来降低VR世界中的information reading难度，从而降低使用者的认知强度。