Wizard of Oz

• 又稱: WoZ, Wizard-of-Oz prototyping
• 類別: Control › Human in the loop
• 標籤: human-robot-interaction, user-studies, research-methods, teleoperation, social-robotics

一種研究方法：一位隱藏的人類操作者，也就是巫師，控制機器人的部分或全部行為，而參與者與機器人互動時，就彷彿它是自主的。

定義

在綠野仙蹤（Wizard of Oz，WoZ）研究中，一個在參與者視線之外的人，也就是巫師，操控機器人的部分或全部行為，例如它的話語、手勢、導航或選擇，而參與者與機器人互動時，就彷彿它是自己在行動。這個名稱來自《綠野仙蹤》（The Wizard of Oz）裡躲在布幕後面的隱藏操作者。這種方法源自針對自然語言介面的人與電腦互動研究，讓設計者能研究人們會如何與尚無法打造的系統交談，後來成為人機互動（HRI）中的標準方法。

WoZ 讓研究人員能研究人們對尚無法可靠運作的能力會有什麼反應，例如開放式對話、社會感知或流暢的話輪轉換，並在底層技術存在之前測試設計構想。巫師的控制範圍從完全遠端操作，到在事先準備好的行為中做選擇；許多研究把由巫師操控的元件與自主元件混合使用，例如自主導航搭配由巫師操控的對話。良好的做法包括書面的巫師作業規程、對巫師的訓練與一致性檢查、記錄巫師的每一個動作，以及清楚報告哪些行為是由巫師操控的。

這種方法有已知的限制。研究結果描述的是人們對一個理想化機器人的反應，而不是對實際能打造出來的系統的反應，而且巫師的判斷與反應時間會成為實驗處理的一部分。參與者可能察覺這種欺瞞，進而改變他們的行為。由於參與者是被刻意誤導，以為機器人是自主的，倫理審查與研究結束後的事後說明是標準做法。巫師動作的紀錄事後也會用來設計自主行為，或作為學習用的示範，讓它們的用處超出原本的研究。

為何重要

許多 HRI 問題關注的是，人們對尚未可靠到足以部署的機器人能力會有什麼反應。綠野仙蹤方法讓這些研究得以進行，但也限制了研究結果的意義，因此要正確解讀 HRI 研究結果，就必須知道機器人的哪些部分是由人控制的。

主要應用

• 在對話與社交機器人行為能夠自動化之前，先為其製作原型
• 研究人機互動中的信任、投入程度與接受度
• 自主性尚不完整的長期研究與真實場域研究
• 蒐集互動資料，用來設計或訓練自主行為
• 與目標使用者一起對輔助機器人與服務機器人概念進行早期測試

實際應用

一個 HRI 團隊想知道，一個在團體遊戲中轉換自身角色的社交機器人，能否在多次互動時段中讓玩家保持投入。可靠辨識每位玩家的狀態，以及選擇角色的合理策略，目前都還無法取得。因此，一位巫師在相鄰的房間觀看攝影機畫面，並在一個事先準備好的介面上選擇機器人的角色與話語，而語音合成與手勢則自動執行。巫師遵循一份書面的決策規程，每一次選擇都附帶時間戳記記錄下來。互動時段結束後，團隊向參與者做事後說明，並詢問他們是否相信機器人是自主的；團隊在報告結果時一併說明哪些行為是由巫師操控的。

常見誤解

• 綠野仙蹤只是表示機器人被遠端操作 — 巫師通常只控制選定的行為，而且往往是在事先準備好的選項中做選擇，其他部分則自主運作
• WoZ 的研究結果顯示自主機器人將能達到的成果 — 它們顯示的是人們對一個理想化系統的反應，真實的實作未必能達到
• 使用巫師就不再需要嚴謹的實驗控制 — 巫師的時機與判斷會有差異，因此需要作業規程、訓練與紀錄來維持條件一致

誰需要了解

• 人機互動研究人員
• 社交機器人與服務機器人設計者
• 為機器人行為製作原型的使用者經驗（UX）研究人員
• 審查涉及欺瞞之研究的倫理審查人員

相關技術

• 遠端操作介面（Teleoperation Interfaces）
• 共享自主（Shared Autonomy）
• 行為編寫工具（Behavior Authoring Tools）
• 互動紀錄與影片標註（Interaction Logging and Video Annotation）
• 參與者事後說明規程（Participant Debriefing Protocols）

相關術語

• Teleoperation
• Godspeed Questionnaire
• Novelty Effect
• Perceived Safety
• Turn-Taking
• Research Through Design

相關專案

• SO-101 Open Robot Arm: 6-DOF robot arm for teleoperation and AI robotics research
• XLeRobot: Practical dual-arm mobile home robot for $660 with <4hrs assembly
• DimOS: Python robotics runtime with agents, SLAM and teleop, no ROS required
• Mobile ALOHA: Bimanual mobile manipulation with 4 robot arms on a wheeled base for teleoperation
• GEAR-SONIC: NVIDIA's whole-body controller for the Unitree G1, trained to track any human motion
• OpenArm: 7DOF humanoid arm for physical AI research in contact-rich environments