增强现实的可用性评估:神经信息系统研究

摘要

本研究提出了一种结合主观和客观评估的可用性测试的实验范式。客观评估采用神经信息系统（NeuroIS）方法，主观评估采用可用性问卷和NASA任务负荷指数（NASA-TLX）量表。

摘要

本研究介绍了管理信息系统（MIS）中新兴技术可用性测试的实验范式。可用性测试包括主观和客观评估。对于主观评估，采用了可用性问卷和NASA-TLX量表。为了进行客观评估，使用了神经信息系统（NeuroIS）的方法。从NeuroIS的角度来看，本研究使用移动fNIRS和眼动追踪眼镜进行多模态测量，解决了真实世界行为实验中使用的认知神经科学工具的生态有效性问题。这项研究使用集成到物联网（IoT）中的增强现实（AR）作为实验对象。比较两种信息搜索模式（AR与网站）在神经影像数据、生理数据、可用性问卷和NASA-TLX量表数据方面的差异，AR信息搜索在消费决策过程中与网站信息搜索相比，效率更高，认知负荷更低。可用性实验结果表明，AR作为零售业的新兴技术，可以有效提升消费者体验，增加消费者购买意愿。本研究中结合主观和客观评估的实验范式可以应用于新兴技术的可用性测试，例如增强现实、虚拟现实、人工智能、可穿戴技术、机器人和大数据。它为采用新兴技术的人机交互中的用户体验提供了实用的实验解决方案。

引言

以增强现实、虚拟现实、人工智能、可穿戴技术、机器人和大数据为代表的六种与消费者互动的前沿技术正在重塑消费者行为的许多理论模型¹。增强现实（AR）是一项新技术，可以增强消费者体验并提高消费者满意度。它将文本信息、图像、视频等虚拟物品叠加到真实场景中，融合虚拟与现实，从而通过解释、引导、评估和预测来增强现实世界中的信息².AR提供了一种新型的人机交互，为消费者创造了身临其境的购物体验，并导致了许多应用的发展^3,4。然而，消费者对AR服务的接受度仍然很低，因此许多公司对采用AR^技术持谨慎态度^5,6。技术接受模型（TAM）已被广泛用于解释和预测新信息技术的采用行为^7,8。根据TAM的说法，新技术的采用意图在很大程度上取决于其可用性⁹。因此，从TAM的角度来看，消费者对AR服务的接受速度缓慢的可能解释可能与新技术的可用性有关，这突出了在购物时评估AR可用性的必要性^10,11

方案

这项研究是根据《赫尔辛基宣言》的原则进行的。所有参与者都被告知实验的目的和安全性，并在参与前签署了知情同意书。本研究获得江苏科技大学院校评审委员会的批准。

1. 实验程序

1. 实验准备
   1. 向参与者解释知情同意书，并要求他们签署同意书。
   2. 对参与者进行色觉测试，以确认他们的颜色辨别力正常。
   3. 向参与者展示30个矿泉水品牌，并要求他们选择他们熟悉的品牌，以确保他们不熟悉实验中使用的矿泉水品牌。
   4. 向参与者介绍实验的程序。
   5. 对使用研究中使用的矿泉水品牌以外的矿泉水品牌的参与者进行预实验，并确保他们熟悉AR和网站操作。
   6. 指导A组的每个参与者首先进行AR实验，然后再进行网站实验。指导B组的每个参与者首先进行网站实验，然后再进行AR实验。
2. 穿戴仪器
   1. 近红外光谱探头
      1. 用皮肤制备凝胶清洁参与者的前额皮肤（见 材料表）。
      2. 将探头（见 材料表）包裹在保鲜膜中，以防出汗。根据带有黑色头带的国际 10-20 系统将探头固定在 FP1 和 FP2 位置⁴⁵。使用黑色头巾覆盖探头，以保护它们免受环境光的影响并提高信号质量。
      ....

结果

本研究的代表性结果包括可用性问卷结果、眼动追踪数据分析、NASA-TLX量表数据、fNIRS数据分析、动态认知负荷变化等。对于可用性问卷结果，进行了眼动追踪数据分析、NASA-TLX量表数据和fNIRS数据分析、正态性检验和差异检验。对于动态认知负荷变化，本研究选择了来自单个参与者的fNIRS和眼动追踪数据，以证明多模态测量的有效性。

可用性问卷结果
可用性问卷中没有一个项目服从正态分布（表2）。在可用性问卷中测试了AR和网站的可靠性，Cronbach的alpha分数被认为是可以接受的（Cronbach的alpha = 0.974）。

表 2:可用性问卷的正态性检验。 可用性调查问卷中没有一个项目服从正态分布。使用Wilcoxon符号秩检验分析数据。

讨论

协议中的关键步骤
在实验过程中，考虑了几个步骤以确保结果的可靠性。首先，熟悉实验中使用的矿泉水品牌的参与者被排除在外，因为这些参与者会根据他们对品牌的了解来执行任务。其次，参与者使用其他品牌的矿泉水完成了预实验，以确保参与者熟悉AR和网站操作。第三，佩戴fNIRS探头时，使用黑色头巾覆盖探头，以保护探头免受环境光照射并提高信号质量。第四，佩戴隐形眼镜的参与者不得使用会改变瞳孔或虹膜外观的有色镜片或其他镜片。第五，在真正的实验之前，要求参与者以舒适的姿势坐在椅子上并保持休息状态2分钟以收集基线数据，这些数据用于fNIRS数据的基线校正⁴⁷。

修改和故障排除
本研究中提出的实验范式可以扩展到现实世界的商业应用。将认知神经科学方法应用于商业问题的最大挑战是生态有效性^48,49。使用移动脑/身体成像的实验方案已经证明了解决这个问题的可行性

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
AR Engine	Unity Technologies	2020.3.1	AR开发平台
AR SDK	PTC	Vuforia Engine 9.8.5	AR开发套件
眼动仪（眼动追踪眼镜）	SMI，德国	SMI ETG	头戴式眼动追踪 系统
眼动仪录制软件	SMI，德国	iViewETG软件	眼动仪录制软件
fNIRS 探头	Artinis Medical Systems BV，荷兰	Artinis PortaLite	光源：发光二极管 波长：标准标称 760 和 850 nm
fNIRS 软件	Artinis Medical Systems BV，荷兰	OxySoft 3.2.70	fNIRS 数据记录和分析软件
Mineral Water	Groupe Danone	Badoit	AR 条件下的实验材料  容量：330ml 价格：6
Mineral Water	Nestlé	Acqua Panna	网站条件下的实验材料 容量：250ml 价格：5.4
皮肤准备 Gel	Weaver 和公司	Nuprep	清洁参与者的额头皮肤
智能手机	小米	红米 K30 Ultra	基于智能手机的 AR 应用程序和网站