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情感计算:不再是冷冰冰的机器

更新时间:2009-03-28
 

为计算机系统寻求“读心术”

而今,计算机已然成为人们社会生活中不可或缺的重要组成部分。不少人在一天中的大部分时间内,都会面对计算机屏幕进行操作和工作。通常情况下,计算机只是作为一种辅助工作或社会生活的工具而存在。然而,是否会有人不再将计算机仅视为一台机器或工具,而是尝试像朋友一般与其进行情感交流与沟通?这一问题解答的关键,在于人机交互中的情感交互。

现阶段,诸如语音识别、文字识别等自然语言交互技术已发展得较为成熟。诸如微信聊天语音的文字转换功能,文件扫描的OCR文字识别功能,都是极为典型的事例。但人机交互过程一旦从自然语言跨越至情感沟通时,人们所面对的仍是一台没有丝毫情感的“冷冰冰”的机器。计算机系统既无法观察人的情感表现,也无法理解人的情感变化。不过,随着当前人工智能新浪潮的风起云涌,前述问题涉及的感知智能已逐渐成为一项核心研究领域。

与自然语言交互一样,情感交互作为感知智能的有机组成部分,同样是计算机系统,或者说是机器人与人类之间互动与沟通的重要手段之一。人工智能时代下,人们对于机器人能够辨别用户情感,并予以智能回应的愿望与需求尤为迫切。从某种程度而言,“人机情感交互”与“人和人交流”之间有着异曲同工之处,其最为关键的即是计算机能够拥有类人的“情感智能”能力。为了消除人类和计算机系统之间客观存在的情感交互障碍,有研究者就此提出了“情感计算”的概念,以期对人机交互过程中的情感信息予以专门处理。

简单来说,“情感计算”就好比是计算机系统,或者说是机器人所寻求的“读心术”技能——拥有情感计算的能力。计算机系统一旦能够借助于这一“读心术”进行察言观色,未来或将具有近乎于人类的智能水平,进而变得更为强大和聪明。

情感计算与人机互动

人类对于自身情感的研究,已经历了百余年的历史。但在较长一段时期内,很少有人会将情感与“冷冰冰”的无生命的机器相联系。唯有在科幻作品中,才有各类拥有类人智慧与情感的机器人出现。对于传统的人机交互而言,其主要通过屏幕、键盘、鼠标等方式来进行。计算机系统能够精准地执行用户发出的各类指令,却始终无法理解和体会人类的心绪或情感。人类之间的交流与沟通不仅自然,且充满感情,久而久之,人类在与计算机系统的“朝夕相处”中也难免“日久生情”,进而期待其能够具备情感能力。可以说,“情感计算”的问世,是计算机科学领域的研究者首次将探索目光汇聚至人类自身的内心活动。只有首先认识人类自己的情感,才能对其进行计算,进而适用于计算机系统或机器人之中。

情感计算的实现,涉及情感信号的抓取、情感心绪的识别、情感状态的理解以及情感交互的表达等核心技术领域。情感信号的抓取,其实便是通过各类仪器设备对情感信号予以记录的一项专门技术。相对于传统较为笨重、不易搬动,且导线、电极复杂缠绕的多导生理测试仪器而言,各类前沿可穿戴装备技术的相继问世,为面部表情、语音、站姿、手势、皮肤电、脉搏、心律等情感信号的抓取提供了极大便利。无论是可测定生理指标的键盘、鼠标,还是能够监测脉搏、心律的项链及手环,前述可穿戴装备技术在与用户紧密结合的同时,可直接融入人机交互环节进行用户情感信号的抓取。需要注意的是,情感是一个多项成分复合的集成概念,包括了生理、内在、外显三方面内容。这就需要在情感信号的获取上采用多种技术装备,以同步记录各部分的情感信号状态。

情感计算技术的兴起与发展,令计算机系统拥有了读

对于人类社会而言,如果当某人心情不佳,别人看到其时,也会随即调整表情,使自己看上去不再那么开心,以免进一步刺激到心情不佳之人。这一情绪调节的背后,就是人类所拥有的感知、识别情感的能力。为了使计算机系统拥有与人类接近的情感能力,并能实现与人类的交互,就必须让计算机系统在情感方面变得更为强大与智能。因而,科学家尝试应用计算的方式,来让计算机系统能够了解、感知并识别人类的情感状态,并能在理解该状态的基础上,给出恰当的回应。

情感是如何得以被“计算”的

在新的文化环境下,现代工笔画艺术存在不同的探索与表现形式。一方面,以展现工笔绘画的色彩空间与图式语言来扩大传统工笔艺术的感染力与表现力,当代工笔绘画艺术家对工笔画艺术及其生存环境进行了积极的探索与开拓,将工笔绘画置于广大的时空之中,给观者以丰富的联想与参照,并赋予其审美情趣和视觉方式的某种现代特征;另一方面,许多抽象的、装饰性的作品通过高度的提炼、概括以及适当地夸张、变形,恰当地传达了现代人的审美趣味,具有独特之性,发展了传统工笔绘画艺术的装饰美。细观罗春辉的作品,我们会明显感知,他是综合上述两种表现形式并形成有自己风格的艺术家。

情感虽然是一种内在的主观感觉,但总会伴随着各类外在的表情。作为人类的非语言型交流方式,表情包括了面部表情、语调表情以及姿态表情等。面部表情即是面部肌肉变化所构成的各类组合。其不仅是人类常用的一种情感表现方式,也是人类用以情感鉴别的主要依据。语调表情,则是通过人类语音的抑扬、顿挫、强弱、高低等不同表现形式,来反映出说话人的情感动态。在人与人的交往过程中,语音通常是人类最为直接的交流平台。姿态表情,即所谓的肢体语言,其通常随着交互过程的深入而产生变化,并在其中传达着特定个体的相关情感信息。

借助于特定的仪器设备,科学家可以对各类表情进行深入研究。譬如,同样是笑容,就有微笑、开怀大笑、苦笑,甚至是真笑或假笑等多种类型。人们若是真笑时,其大脑左半球的电活动将增加,面颊会上扬,眼部周围的肌肉也会推起;如若是假笑,则大脑左半球基本无电活动,面部仅有嘴唇肌肉活动,且下颚呈现出下垂状态。这些面部活动的细小表情变化,都可以使用仪器设备进行记录和监测。

取并分析用户情绪的强大能力。对于这一技术的潜能挖掘,或者可以帮助自闭症患者获取、理解他人的情绪,或者可以表达自身的情绪,或者可以为独居老人、住院患者等特定群体多一位“知心人”陪伴……在一些适用领域中,情感计算已展现出其自身的特殊价值。

从情感计算的科学原理而言,其可以通过各类传感仪器的介入与应用,来获取人类由于情感表达与传递所引发的生理和行为的特征信号,并建立起专门的“情感模型”。情感计算中可以应用的生理指标种类极为丰富。无论是心律、呼吸、血压、汗液分泌、皮肤电活动、皮质醇水平,抑或瞳孔直径、惊反射、脑电等感知信号,都可从中提取到情感特征,从而分析出人类情感与各类感知信号之间的关联程度。譬如,通过对皮肤电反应这一生理指标的获取与计算,可以测定特定个体的情感唤醒程度;而对于惊反射生理指标的获取与计算,则可以测定特定个体的情感愉悦程度。在此基础上,科学家让计算机系统得以具备感知、接触、识别与理解人类情感的核心能力,并能够针对用户的不同情感来做出智慧、友好且灵敏的反馈,最终打造出真正和谐与无障碍的人机互动环境。

类似于人与人之间的情感交流与表达,人机交互中所涉及的情感表达,则是通过计算机系统中的交互设备来向用户传递和表达情感。为了迎合人类的情感表达,计算机系统需要通过拟人化的方式,如动画、语音、色彩、音乐等多维度手段来进行情感的交流和表达。随着人工智能的强势来袭,情感计算在情感交流与表达的纵深层面上也取得了长足的发展。情感计算与面部图像合成技术的融合,令计算机系统或者机器人合成出了更为复杂的面部影像。计算机系统不仅可以凭借面部表情、语音语言、肢体动作等来表达愤恨、愉悦或忧伤等情感,甚至能在特定情境背景下传递出更为细腻的“内心波动”。在我们的传统印象中,计算机系统模拟出的语音多为平淡、无音调变化,甚至略显死板的机械合成音。但随着情感计算的介入,语音作为计算机系统传递、表达其情感的一大途径,同样能够根据特定情境,来展现出其时而忧郁、时而欢快,又时而悲伤的不同语调表情。

所谓情感计算,最初由被誉为情感计算之母的麻省理工学院(MIT)罗莎琳德·皮卡德(Rosalind Picard)教授所首创。在皮卡德教授的长期研究生涯中,其一直致力于探索如何将人类的情感转换为“0”和“1”的计算机语言。她提出,情感计算是与情感有关的,来源于情感或者能够对情感施以作用的一种计算。情感计算的研究与发展,很大程度上源自于当前人工智能背景下,认知科学与心理科学等研究领域在人的情感与智能等方面所取得的长足进展。情感计算的最终目的,就要通过赋予计算机系统类似于人类的观察、识别、理解、表达以及生成各类情感表现的能力,来构建起和谐的人机互动环境,从而令计算机系统具备更高、更全面的智能,能使其如同人类般进行自然、生动且亲切地交流与互动。

  

对于传统的人机交互而言,其主要通过屏幕、键盘、鼠标等方式来进行。计算机系统能够精准地执行用户发出的各类指令,但却始终无法理解和体会人类的心绪或情感

对于抓取获得的情感信息,需要对其进行分析,从而识别其内在的情感状态,即所谓的情感心绪的识别。这一技术的难点之处,在于情感信号与情感状态之间是极为复杂的多对多映射关系。为了最大程度还原并识别出交互对象真实的情感心绪,科学家致力于生活情境下的情感状态识别。不过,真实生活前提下的情感状态识别有别于实验室条件下的研究,人类情感的变化会受到情境的影响。对于情境而言,其不仅推动着情感的产生与变化,更为情感识别与沟通传输着大量信息。因此,科学家在研究过程中,需要通过无线网络、摄像探头、传感设备等诸多方式,随时感知特定个体的动作、位置等与情境有关的信息,进而选择恰当的建模并对建模参数进行优化,来提升计算机系统对于情感识别的准确率。

试想一下,如果当用户在计算机系统面前流露出极为困惑,甚至略带沮丧的表情时,计算机系统能即刻给予用户鼓励,并提供有益建议,这便是情感计算的一大效用。实现前述假设的核心技术,则是情感状态的理解及反馈。其是指计算机系统能够在情感获取与识别的基础上,对人类特定情感产生的原因作出分析,并在此基础之上给予恰当、合理的情感反馈。只有真正具备这一核心能力,计算机系统才能称得上是实现了人类般的情感与智慧,从而能够真正给用户以情感体验与支持。

现行支农贷款利率与支农成本不相对称。当前,银行支农贷款的成本较高,利润空间较小,特别是农户贷款户数多、额度小、手续繁、相当零散,在办理贷款时,需要信贷员对每一贷款人的经济背景、贷款使用和还贷前景作全面的了解,使工作量成倍增加,这势必增加相应的人力、物力和财力,从而提高了管理成本和运作成本。加之农户贷款受自然、市场等诸多因素影响较大,使银行面临的风险也较大。

  

计算机系统不仅可以凭借面部表情、语音语言、肢体动作等来表达愤恨、愉悦或忧伤等情感,甚至能在特定情境背景下传递出更为细腻的“内心波动”

情感计算适用领域的微观缩影

情感计算的重要基础之一,便是让计算机系统掌握情绪识别的能力。相信在大家已略显模糊的记忆中,可能还会记得初识微软Office系统时,在打开Word软件的同时,都会有一个类似于大眼睛曲别针图案的Office智能助手Clippy出现。Clippy实际上是一个极其聪明的机器学习型人工智能(AI)。其可以准确识别并判断用户在Word中所输入的究竟是普通文字还是信件等文档。但在很长一段时期内,大部分用户对于Clippy的态度,似乎都不甚友好。用户在使用Office系统时,可能不是在艰辛工作,就是在苦思冥想。通常来说,用户此时的心情都较为阴郁。但Clippy无论在何时,都看上去极为开心。试想一想,人们在心情不佳时,看到过于开心的Clippy,难免会更受刺激。因此,当比尔·盖茨的微软宣布Clippy将被取消时,大部分用户都为之雀跃。甚至有人说道:“Clippy就应该被吊死!”Clippy可谓是“生不逢时”,虽极为聪明,但却缺乏情绪识别的能力,难以通过情感计算来识别、理解和反馈各类情感特征。

1.3.3 VEGF检测 采用SP免疫组化法,按照SP试剂盒说明书进行操作,先脱蜡、水化之后用微波法进行抗原修复。接下来用苏木素复染,进行脱水、透明、封片等步骤,最后用显微镜观察。选取5个高倍视野每张切片,观察100个细胞在每个视野中。

不幸罹患自闭症的患者,在语言、行为以及人际交往上往往都与社会存在着巨大的障碍与壁垒。据统计数据显示,截至2011年4月2日“第四个世界自闭症关注日”,全世界自闭症患者已达6700万,尤其发病率在全球呈急剧上升趋势。对于这些离“上帝”最近的特殊群体,情感计算技术的介入,或许将为其带来意想不到的福音。

目前大多数独立学院的师资主要来源于母体学校、自有师资、外聘“双师”型兼职教师等三部分。其中,来源于母体学校的教师和外聘“双师”型教师主要以兼职授课为主。面向社会招聘的自有教师占学校专任教师总人数的比例一般为60%-90%,承担了独立学院的大部分教学、科研和社会服务等工作。不同的师资构成结构比例,影响了独立学院的发展。

转变教师传统教学思维模式,使其真正意识到信息技术对教学的作用和意义,将信息技术实际运用到教学实践当中,只有当教师的思想改变后才能保证信息化教学的顺利开展。在信息化教学方式下,学生作为教学主体,但并不代表教师在教学中的作用减少,反而是对教师的素质做出了更高的要求,要做好学生的引导者、协调者、促进者和激励者。

作为情感计算之母的罗莎琳德·皮卡德教授,专门为埃斯伯格综合征的患者开发了一款情绪识别眼镜。对于埃斯伯格综合征患者而言,其虽愿意与他人交往并玩耍,但却难以理解面部表情、肢体姿态等人类情感的表达信息。这就使得患者难以建立和维系良好的人际关系及友谊,往往会被同伴所孤立。患者通常只能将其关注点集中在某一特定主题上,且难以读懂社会生活和人际交往中的各类情感交互形式。该款情绪识别眼镜的作用,便是当患者失去兴趣或出现厌倦时实时发出警告。这款眼镜采用了情感计算技术,并配有特定的灯光显示,该灯光显示只有佩戴者才能看到。当埃斯伯格综合征患者开始与他人交流谈话时,集成在眼镜中的灯光就会呈现出黄色闪烁状态。当需要转换交流话题以更好地与他人沟通时,眼镜便会不断闪烁红光来警示佩戴者。

此外,对于自闭症患者而言,难以表达自身情感往往是其极为痛苦的一件事情。因此,罗莎琳德·皮卡德教授也尝试开发了一款基于情感计算技术的传感器。该传感器可以由自闭症患者自行佩戴在手腕之上。传感器通过感知患者皮肤的温度、电导率、活动水平等生理指标,来判断患者当前的情绪状态,并通过一定方式予以输出,从而为难以表达自身情感的自闭症患者带来希望与福音。

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沈臻懿
《检察风云》 2018年第10期
《检察风云》2018年第10期文献

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