在探索复杂社会关系与社会决策的过程 中，心理揣测（Theory of Mind, ToM）这一社会认知功能对人类的社 会认知能力的形成有着巨大的作用。
心理揣测又被翻译为心理理论，最早由大卫普瑞马克（David Premark）创造。它可以被简单地理解为智能体在观察到他人行为之 后，可以揣测他人产生行为的原因（归因）。这些原因代表着他人的 心理状态（mental state），心理状态的内容一般涵盖感觉（如“疼痛”）、 情绪（如“愤怒”、“难过”）、信念（如“吃冰激凌可以降体温”）、需 要/愿望（如“想要冰激凌”）或者目标（如“去超市买冰激凌”）等。 与心理状态紧密关联的内容比较多，包括一般性的世界知识、价值取 向、优先级策略等。这些内容在对他人进行心理揣测时也起到重要作 用。借助这种心理状态，智能体可以区别于自己的内心想法来预测他 人的行为。
在对他人的心理揣测过程中，模拟者需要把自己的目标、信念以 及其他心智内容归因到他人脑中，然后根据该模拟，预测或理解他人的实际行为。
如果我们可以预测他人的行为，我们就可以预见并避开麻烦，或 者利用所预见的机遇。在预测复杂行为时，与仅仅将某个特定的身体 运动与特定结果相关联的方法相比，根据他人的心智状态，例如意图 或知觉，解释他们的行为更能增强预测的有效性。其中一个原因是： 相同的行为可能有完全不同的意图。例如，竖起大拇指在中国是好的 意思，而在泰国是走开的意思。除此之外，心理揣测更吸引人的地方 在于，让智能体的交互更加独立且灵活。举个例子来说，两个人一起 捡苹果，如果我距离两个苹果一样近，而我的朋友距离其中一个更近， 我会推测他想要近一点的苹果，所以我会打算要距离朋友远的苹果； 而我的朋友推测我会把距离他近的苹果让给他，因此他会去捡距离他 近的苹果。由此，心理揣测会衍生出一些有助于社会决策的行为。而 事实上，神经科学的研究也确实表明心理揣测对社会决策有影响，社 会决策任务也会激活与心理揣测相关的区域（例如，颞上沟、颞顶交 界处和内侧前额叶皮层），这与处理自己和其他玩家的行动和意图一 致。因此构建一个类脑的心理揣测模型可以提高对他人行为预测的准 确度，同时可以在现有的智能决策方法基础上辅助社会决策。在人工 智能领域，目前现有的心理揣测建模工作普遍从概念中抽取关键词用 深度学习方法建模；也有从贝叶斯的角度建模简单任务的心理揣测过 程。除此之外，随着认知神经科学大量关于心理揣测在婴幼儿及儿童 时期的研究文章的涌现，借鉴认知神经科学的研究结果启发构建心理 揣测网络也在蓬勃发展。
心理揣测发展过程中的里程碑之一是获得了错误信念归因的能 力，也就是说，认识到其他人可能对世界有不同的信念[24]。基于此， 研究人员设计了很多实验范式来研究动物和人类的心理揣测能力，此 处介绍几种比较有代表性的实验范式[25]。
2.1 以动物为被试的实验范式
知情者-猜测者实验[26]：被试动物和两个人在一个房间中。一个 人作为“猜测者”，首先离开房间；另一个人作为“知情者”，需要从 房间中的四个盒子里选择一个并把食物放到其中。所有盒子被挡板挡 住，被试动物能看到哪个人放了食物，但不知道放到哪个盒子里。等 “猜测者”返回房间，挡板被移走，两个人指向盒子。“知情者”指向 装有食物的盒子，“猜测者”则随机指向另外三个盒子。被试动物需 要通过上述线索，选择其中一个盒子进行检查来寻找食物。 竞争性喂食实验[27]：社会层级较低的下级动物和社会层级较高的 首领动物在测试场地的两侧，场地中有两块挡板 A 和 B。所有测试 中，实验人员进入场地并把食物放到挡板 A 的下级动物侧（即下级动 物能看到食物，首领动物看不到），在一些测试中，实验人员几秒后 返回场地并把食物移到挡板 B 的下级动物侧。下级动物的笼子在实 验人员放食物时开着。控制条件是在放食物过程中，首领动物的笼子 是打开的还是关闭的，因此下级动物可以看到或看不到首领动物。放 食物结束后，两个动物都被放入测试场地，其中下级动物比首领动物 早几秒释放。若下级动物能通过心理揣测测试，则在如下三种条件下 下级动物会更倾向于去拿食物。（1）单次放食物时，首领动物的笼子 是关闭的；（2）第一次放食物时首领动物的笼子是打开的，但在转移 食物时，首领动物的笼子是关闭的；（3）单次放食物且首领动物笼子 打开，当下级动物在实验最后阶段认为首领动物没有看到食物，下级 动物更可能去拿食物。
眼镜实验[28]：黑猩猩亲身经历戴两种眼镜的经验，一个眼镜是透 明的，另一个是不透明的，两个眼镜的颜色和形状不同。测试实验中， 黑猩猩向两个人乞讨食物，一个人戴透明的眼镜，一个人戴不透明的 眼镜。如果黑猩猩具备心理揣测的能力，它将更频繁的向那个戴透明 眼镜的人乞食。
错误信念实验[29]：基于意外地点转移任务修改，测试的基础是追 踪动物的凝视点。有物体位于位置 A，当第二个人离开时，第一个人 把物体藏到位置 B，然后第二个人回来后寻找物体。若动物首先并较 长时间注视位置 A，则说明动物认为第二个人仍然认为物体在位置 A。
2.2 以人为被试的实验范式
Sally-Anne 测试[30]：Sally-Anne 测试是一个经 典的意外地点转移任务，是认知心理学家验证被试是否具备心理揣测 能力的经典实验。给被试描述如下场景：Sally和Anne在一个房间中， Sally 有一个篮子，Anne 有一个盒子，Sally 把球藏到篮子里，然后 离开房间，Anne 把球藏到盒子里，等 Sally 返回房间后，询问儿童 被试“Sally 会去哪里寻找球？”。只有四岁以上的儿童被试能够正确 回答“Sally 会去篮子里寻找球”，四岁以下的儿童被试则回答“Sally 会去盒子里寻找球”，即只有四岁以上的儿童被试可以正确推断他人 信念，并理解他人具有错误信念。
预期注视实验：预期注视实验为婴儿提供一个表演者即将会做出 的某一种行为的提示，代替行为本身，然后记录婴儿注视的位置，通过婴儿的注视位置是否同表演者信念的位置一致来检测婴儿是否具 有他人信念推理的能力。Senju 等人[31]调查了 18 个月大的婴儿是否会 利用自己过去的视觉经验，将感知和随后的信念归因于他人。婴儿被 分成两组，一组戴着不透明的眼罩，另一组戴着看起来不透明但实际 上是透明的眼罩。不透明眼罩和透明眼罩看起来一模一样。对戴眼罩 的婴儿展示不同的玩具和图片，并询问物体的位置。在测试过程的熟 悉阶段，木偶将玩具放在或藏在左侧或右侧的盒子里，表演者去寻找 玩具，使婴儿知道表演者寻找玩具的意图。在测试过程中，木偶将玩 具藏到一侧的盒子里，在表演者带上眼罩后，木偶把物体从场景中移 开。表演者将眼罩摘下，表明即将寻找玩具，此时记录婴儿的注视位 置。研究结果显示，不透明眼罩组的婴儿会看向物体最后一次出现的 位置，表明理解了表演者的错误信念，而透明眼罩组没有表现出对特 定位置的偏好。
过婴儿的注视位置是否同表演者信念的位置一致来检测婴儿是否具 有他人信念推理的能力。Senju 等人[31]调查了 18 个月大的婴儿是否会 利用自己过去的视觉经验，将感知和随后的信念归因于他人。婴儿被 分成两组，一组戴着不透明的眼罩，另一组戴着看起来不透明但实际 上是透明的眼罩。不透明眼罩和透明眼罩看起来一模一样。对戴眼罩 的婴儿展示不同的玩具和图片，并询问物体的位置。在测试过程的熟 悉阶段，木偶将玩具放在或藏在左侧或右侧的盒子里，表演者去寻找 玩具，使婴儿知道表演者寻找玩具的意图。在测试过程中，木偶将玩 具藏到一侧的盒子里，在表演者带上眼罩后，木偶把物体从场景中移 开。表演者将眼罩摘下，表明即将寻找玩具，此时记录婴儿的注视位 置。研究结果显示，不透明眼罩组的婴儿会看向物体最后一次出现的 位置，表明理解了表演者的错误信念，而透明眼罩组没有表现出对特 定位置的偏好。从左边的盒子拿球，婴儿的注视时间更长。
偏好注视实验[33]：偏好注视实验旨在研究儿童在听到故事后，是 否会观看与其所听内容相匹配的图片。实验过程中，婴儿在听故事的 同时会呈现两张图片：一张与故事内容相符，另一张则不符。随后， 在故事末尾，会对表演者的行为目标进行叙述。研究人员将观察婴儿 是否更倾向于注视与表演者信念相符的图片。 预期指示实验：预期指示实验探究了婴儿是否能根据表演者在行 动前是否需要帮助，来做出与表演者信念相符的行为。婴儿在认为表 演者需要帮助时，会通过手势提示或告知表演者，以防止不符合表演 者预期的结果发生。如 Knudsen 和 Liszkowski[34]的研究表明，18 个 月的婴儿在表演者持有错误信念且期望找到物体时，会积极地使用手 指指向包含物体的容器，以提示物体的当前位置。而在表演者知晓物 体位置或不打算找物体的情况下，婴儿很少采取这种指示行为。
意外内容实验[35]：在意外内容实验中，实验者给被试呈现外观同 内容物不相符合的物品，判断儿童是否具备心理揣测的能力。实验中， 实验者向被试展示一个外表看起来像糖果盒的容器，通常人们会认为 里面装有糖果。然后，实验者询问被试：“容器里面是什么？”被试 回答“糖果”。接着，实验者打开容器，发现里面装的是铅笔而不是 糖果，然后问被试：“其他儿童在打开容器前，认为容器里面是什么？” 结果显示，4 岁以下的儿童回答“铅笔”，而 4 岁以上的儿童回答“糖 果”。
心理揣测的神经基础，即所涉及的脑区、脑区环路及神经机制尚 未研究清楚，但一些脑区在心理揣测实验中发现被重复激活。在健康 被试的各种心理揣测任务中，腹内侧前额叶(ventromedial prefrontal cortex, vmPFC)、双侧颞顶联合区(Temporo-parietal Junction, TPJ)和楔 前叶(Precuneus)等脑区一直发现被激活。
Schurz 等人[36]元分析了来自 73 个心理揣测影像学研究的 757 个 激活点，涉及 1241 名参与者，他们的元分析包含六个不同的任务组： 错误信念与照片、特质判断、策略游戏、社交动画、眼睛中的思维和 理性行动。他们发现在所有任务组中 mPFC 和双侧后 TPJ 都被激活。 在错误信念与照片故事任务组中，他们发现 TPJ、顶下小叶（Inferior Parietal Lobule，IPL）、楔前叶、后扣带回、mPFC 连接簇 3 和 4、mPFC 腹侧部分、前扣带回（Anterior Cingulate Cortex，ACC）、右前颞叶和 岛叶相邻部分被激活。 Molenberghs 等人[37]对 144 个数据集（涉及 3150 名参与者）进行 了一系列的激活似然估计（ALE）荟萃分析，以探讨与特定类型的 ToM 任务有关的大脑区域。就共性而言，在内侧前额叶皮质和双侧 颞顶交界处发现了一致的激活。
Schurz 和 Perner[38]回顾了 9 个关于心理揣测在大脑中如何实现 的最新神经认知理论，并根据最近由 RN111 进行的 meta 分析的结果 对它们进行了评估。根据认知过程与大脑某些区域相关的理论，他们 推断出不同类型的 ToM 任务应该涉及哪些区域。这些脑区包括 mPFC、 后颞上沟 (posterior Superior Temporal Sulcus, pSTS)、TPJ 和 IPL。
