基于人机交互的情感计算研究

基于人机交互的情感计算研究

刘思佳

（华南师范大学计算机学院，广东广州510631）

摘要：在人类的认识和人机交互的过程中情感起着极其重要的作用。一个计算机如果可以感知人类的情感并且人类可以感受到计算机具有的情感，那么在人们使用电脑的过程中，能够变得更加智能、更为和谐、更为敏感和亲切。本文针对具体的情感研究的进展与展以及情感计算的应用进行了研究。

关键词：情感计算；人机交互；应用

引言

1997年MIT媒体实验室教授Picard提出了情感计算这个概念，并标明情感计算是基于情感本身或者能够影响情感的因素来对情感进行的可量化计算。在中国，情感计算这个名词也被中国科学院自动化研究所的胡包刚等人提出过，但与前文提及的略有不同，情感计算的目的是为了构建和谐良好的人机环境，使得计算机能够对人的情感进行合理的识别、表达、理解并且适应，从而使计算机有更高的、全面的智能化。

1情感计算的基本内容

更为智能化更为人性化的计算机是人们一直想获得的，在人们和计算机的互动中，从传统的人以计算机为主，变成计算机成为人的辅助工具，从人围着计算机转，变成计算机围着人转；计算机从认知型变成直觉型。以上提及的所有转变的前提都是在人和计算机互动的过程中，计算机应该具备人们所拥有的一定感情。

情感计算研究的目的就是做出一种全新的计算系统，能够感知、理解、识别人的情感，从而对人的情感做出智能、友好、灵敏的反应。

主观体验、外部表现、生理唤醒是我们公认的情感中的三种成分，而要进行感情的计算首先需要对情感进行测量，而情感测量的主要成分有情感维度、生理指标和表情。以一个人的焦虑水平为例，第一步首先应该通过问卷的方式对其自身感受进行测量，其次对面部表情的测量如记录和分析面部肌肉，最后用仪器对血压、血液样本来进行处理，对血液中肾上腺激素的含量进行检测。

情感测量确定了测量的成分之后，要确定情感维度，维度的精确确立才能保证情感体验的评估。同时情感维度的影响因素又有很多，如两极性，同时虽然我们都公认为维度构成空间，空间包含了人类的所有感情，但感情的维度到底是一维、二维或是四维，现在还没法定义。

同时情感随时藏在人心底的一种内部的主观意识，但往往伴随着相应的外部表现，所谓的外部表现即表情。体语又包括了姿态表情、面部表情、语调表情三种表情，三种表情构成了人类的非言语交往方式。面部表情是用来表达各种情感状态的方式，一般通过颜面、口部肌肉和眼部进行表现，具有真实性因此可以做为鉴别情感的主要标志，同样也是人们常用的表达感情的一种途径。

人的姿态即身体表情，会因为交流互动的过程不同而产生一定的变化，同时传递着一定的信息。而语调表情顾名思义是通过语气语音等的强弱、抑扬顿挫及高低来表达自己的情感。作为人们直接沟通的渠道，语音在人际交往中起着重要的作用，通过对语音的分析，对感情进行评定。语音中的情感特征往往通过语音韵律的变化表现出来，但也可同时通过一些音素特征表现出来。

很多种生理指标作为研究因素在人机交互研究中使用过多次，而对于生理指标的测定及记录需要特定的设备技术来支撑，作为不能精确度量的指标，有很多对其产生影响的因素很同意被研究者混淆。情感计算研究的内容包括三维空间中动态情感信息的实时获取与建模，基于多模态和动态时序特征的情感识别与理解，及其信息融合的理论与方法，情感的自动生成理论及面向多模态的情感表达，以及基于生理和行为特征的大规模动态情感数据资源库的建立等。

2情感计算在人机交互设计中的应用

2.1人机界面设计

为了使得人机交互更加和谐化，可以在人机界面运用到情感计算，这样对于计算机应用的有效性提高有很大的好处。将情感计算运用到了人机交互中，使得界面更加智能化，表现在：计算机能够实现看说触摸的自然沟通；能够敏感的感知情境的变化，感知用户的情绪以及意图，针对用户、环境、任务的不同给出不同反馈的有效沟通；能够根据预期、提问并且及时调整的主动沟通。以上提及的功能的实现都需要认知科学、计算机科学以及心理科学的不断发展并且支持对人的智能化情感研究的进一步深入而实现。

2.2人机接口设计

情感类别的表现是通过表情、肢体动作、语言等方式来实现的。但这些方式中能够对情感类别的精确辨别的仍在少数，而且无法达到100%的辨别率。单一的方式存在的问题，促使我们向着多模式进行改进，因此多模式也将成为我们的研究方向。根据现存的问题以及应用特性，对不同情境下的感情状态进行检测，进而将此情境因素设计在人机接1：1的程序中，这种做法是当前来说最有效并且值得探讨的。

2.3智能型教学代理人

针对教育领域，我们将教学代理人智能化，使其具有情感功能，相比于传统的计算机教学软件，它具有更加有效的监督和管理能力，能够实现根据使用者的感情了解学习情况，综合使用者的各种信息，能够使得提出的表达方式更加有效，从而充分调动起使用者的学习兴趣。

3情感计算的延伸应用

同时电子商务的发展也为情感计算提供了更大的发挥作用的平台。图片中信息的不同甚至于色彩的不同都会对人类表达的情感产生影响。不同的情感认知在电子商务的发展中也会起到巨大的推动或阻碍作用，电子商务基于网络平台的发展，而只有真正将情感计算运用到网络交互这一板块，才能最大程度的实现用户与机器的无障碍沟通交流，从而促进电子商务的发展。

4总结

建立和谐人机环境的基础之一就是情感计算，而情感计算设计多门学科，融合各个学科的优点，发展成为一种新型学科，因此它的发展必将带动相关科学的发展，无论从学术价值、科学意义，还是事实需求，情感计算将有巨大的发展潜力和应用价值。

参考文献

[1]陈飞翔，杨崇俊，申胜利.基于LBS的移动GIS研究[J].计算机工程与应用，2006，42(2):200-202.

[2]孙名奎，王直杰，张珏.基于PDA-GPRS/GPS/GIS的移动查询监控导航警务系统的设计[J].测绘与空间地理信息，2005，28(5):70-73.

[3]李晓丽，王晓军.移动学习模式探讨及系统架构设计[J].北京邮电大学学报（社会科学版），2007，9(5):10-13.