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情感計算研究初探
本文綜述了情感計算的背景和發展概況，簡要介紹了有關情感計算的應用、研究等內容，通過分析和比較，對情感計算現狀的認識進行了總結，并展望了今后的前進方向。
摘要：情感計算是關于情感、情感產生以及影響情感方面的計算，其目的是賦予計算機識別、理解、表達和生成各種情感特征的能力，最終使計算機像人一樣能進行自然、親切和生動的交互，是自然和諧人機交互技術的一個重要組成部分。
關鍵詞：情感計算，和諧人機環境
一、引言
在人們的日常生活、交流、工作、處理事務和決策中，情感能力同正常的理性思維和邏輯推理能力一樣都在扮演著重要的角色。早在1985年，人工智能的奠基人之一Minsky就提出了計算機與情感的問題，他在“The Society of Mind”[1]一書中寫到，問題并不在于智能機器是否有情感，而是沒有情感的機器怎么會是智能的？神經生理學家Damasio研究發現[2]，控制邏輯推理的大腦皮層和控制情感的邊緣系統之間的通道如果缺損的話，病人盡管具有正常甚至超常的理性思維和邏輯推理能力，但是卻嚴重阻礙了決策能力的運用。因此心理學家和教育學家重新定義了智能的概念，將情感和社會能力，行為能力也包括了進來。可以明確的說情感將不再是人類進化的殘留物，或者說不再是一種奢侈的東西，在人類的智能中是不需要的，相反，情感在認知和人機交互中起著非常關鍵性的作用。讓計算機具有情感從本質上理解就是要讓計算機在與人類的交互中具有智能的和敏感的能力。
二、情感計算的發展概況：
關于情感計算研究的提出最早我們可以追溯到在20世紀90年代初，耶魯大學心理系的Salovey教授曾經提出過情感智能的概念，并開展了一系列的研究。而且該概念隨后被Goleman發展為和智商（IQ）相對的情商（EQ），并且隨著Goleman的暢銷書而迅速流行，在認知、心理、計算機等智能領域掀起了一個關于研究情感智能研究的小高潮。MIT的 R。Picard 教授根據這些新的概念和研究方向 于 1997 年正是出版專著———“Affective Computing（情感計算）”。在書中他定義“情感計算是與情感相關， 來源于情感或者能對情感施加影響的計算[3]。
情感計算從本質上，是一個非常典型的模式識別的問題。智能機器不僅要能通過多種傳感器，獲取人的表情、手勢、姿態、血壓、語音、語調、心率等各種數據，而且結合當時的環境、情境、等上下文信息，識別和理解不同的人的不同情感。在實際應用的自然交互系統中，智能機器還需要能夠對上述信息作出迅速的、及時的、恰當的、情感化的反應。情感之間距離的定義和他的計算方法是情感計算方面最核心問題，比如當我們需要定義和計算“微笑、笑、大笑、狂笑”之間的距離時，為了把它們分別聚類，從而使系統能夠識別出不同程度的笑。不過遺憾的是，目前情感計算的研究還只能對情感進行粗分類，即識別7種典型的情感。
三、 情感計算的兩個研究領域
1、檢測和認知情感信息
檢測情感信息從收集使用者的身體狀態和行為的數據開始，這些數據用傳感器收集且沒有經過解釋處理。這些采集人類感知他人情感所表現出來的信號的數據是相似的。例如，一個攝像機能記錄面部表情，身體姿勢和手勢，同樣一個麥克風能記錄談話。其他的傳感器檢測情感信號通過直接測量生理數據，如皮膚溫度和電阻力。認知情感信息需要從采集的數據中提取有意義的樣式。它需要使用機器學習技術來處理不同的談話認知、自然語言處理形態或面部表情檢測，對每一個產生一個標簽（如“困惑”）[4]
2、機器情感
另一個情感計算的領域是設計有情感計算能力的設備，該設備能展示出天生的情感能力或由模擬情感的能力。一個更實際的方式，基于現在的工藝水平，是模擬談話智能體的情感，以便豐富和便利人類和機器的交互。人類情感經常伴隨荷爾蒙和神經肽水平的高漲，機器的情感在一個自治學習系統里可能要與抽象狀態相關，如進度（或缺乏進度）。
四、 情感計算在人機交互設計中的應用：
人們研究情感計算技術， 目的在于能夠創建和諧的人機交互環境， 使計算機能夠了解各種情感狀態， 并且通過多種媒體作出智能、友好的反應。這將會推動其產生生動并且真正的和諧人機交互環境， 從而達到降低勞動強度和提高工作效率的目的。因此， 我們可以放眼在不久的將來， 情感計算一定會對人們日常生活的方方面面產生巨大而深遠的影響。Picard 在 MIT 媒體實驗室的技術報告中就曾提出了 50 多種應用，其中涉及到很多不同方面，如人文、科學、教育、體育、娛樂、藝術、經濟、衛生、健康、商業、等各行各業。
情感計算可以用在一般人機界面的設計上， 以提升應用的有效性[5]。自然和諧化的智能化人機界面的溝通能力通常包括：
（1） 自然的溝通： 能看， 能聽， 能說，而且能觸摸;
（2）主動的溝通： 有預期， 會提問， 并能及時調整;
（3） 有效的溝通： 對情境變化敏感方面， 能夠理解用戶的情緒和意圖， 對于不同用戶、不同環境、不同的任務給予不同反饋和支持[6]而實現這些特征在很大程度上依賴于心理科學、認知科學和計算機科學對人的智能和情感研究所取得的新進展。
娛樂是一個數字家庭不可缺少的應用。在未完全實現數字化的家庭里， 娛樂項目通常是最容易融入家庭情境， 同時為各個家庭成員所接受的應用， 使用者的情感也是最容易在
來在角色扮演游戲中設計具備情感的虛擬角色， 以建構新型態的娛樂方式， 提升娛樂的效果。
五、 總結與展望：
現在的情感計算為計算機科技的發展提出了一個比較新的課題[7，8]它是建立和諧人機環境的基礎之一，而且同時情感計算也是融多學科為一體的學科，它的發展必將會帶動相關科學的發展。可穿戴計算機和后計算機時代的芯片式計算機將為情感計算提供更加方便的研究平臺和表現形式，無論是從學術價值，科學意義，還是事實需求方面，情感計算都將有巨大的發展潛力和應用價值。
展望現代科技的潛力， 我們預計在未來的世界中將可能會充滿運作良好、操作容易、甚至具有情感特點的計算機。不久的將來， 計算機就像人一樣具有情感， 能與人進行自然、親切和生動的智能交互。
參考文獻：
[1] Minsky M。 The society of mind。 Simon & Schuster， 1985
[2] Damasio A R。 Descartes Error： Emotion， Reason and the Human Brain[M]。 GossetPPutnam Press， New York， NY， 1994。
[3] R W Picard。 Affective Computing[M]。 Cambridge， MA： MIT Press，1997
[4] Affective computing http：//en。。org/wiki/Affective_computing。
[5] C。 Lisetti。Affective Computing in Tele— Home Health[R]。 the 37thAnnual Hawaii International Conference on System Sciences， 2004。
[6][11]傅小蘭。 人機交互中的情感計算[DB/OL]。
[7]胡包鋼。和諧人機環境中的情感計算理論研究[R]。國家自然科學基金申請書， 1993。
[8]Proc。 of 1stInternational Symposium on Wearable Computers（ISWC。97）Cambridge， USA， 1997。
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