人工情绪与人工心理

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1、人工情绪与人工心理 王志良 北京科技大学信息学院10 0 0 8 3 e m a i l ：z h i l i a n gw 2 6 3 n e t 摘要：本文介绍了人工情绪与人工心理研究的定义、研究意义；关键支撑技术和主要研究内容和应用 领域：分析了国内外相关研究的进展，并提出了此研究领域未来需要解决的若干科学问题及几点建泌。 关键字：人工情绪人工心理 1 前言 人工智能的研究发展已经达到了一个很高的水平，同时它的研究内容也在逐渐扩展和延 伸。新世纪科学研究发展的特征是多学科交叉，而N B I C ( N a n o B i o I n f o C o g n o ) 会聚技术 为我们人工科

2、学的研究指明了方向。研究情绪与认知的关系需要人工智能领域的专家扩展研 究人工情绪与人工心理问题。可以说，对人工情绪乃至人2 1 2 , 6 , 理的研究已经成为一种趋势。 人工情绪( A r t i f i c i a lE m o t i o n ) 是利用信息科学的手段对人类情绪过程进行模拟、识别和理 解，使机器能够产生类人情绪并与人类进行自然和谐地人机交互的研究领域f 。目前对人工 情绪的研究主要有以下几个领域：情感计算( A f f e c t i v eC o m p u t i n g ) ，感性工学( K a n s e i E n g i n e e r i n g ) S 1

3、 1 人工心理。 人工心理( A r t i f i c i a lP s y c h o l o g y ) 就是利用信息科学的手段，对人的心理活动( 着重是人的 情感、意志、性格、创造) 的更全面再一次人工机器( 计算机、模型算法等) 模拟，其目的在于 从心理学广义层次上研究人工情绪、情绪与认知、动机与情绪的人工机器实现问题【2 l 。 图1 人工心理与人工智能的关系图2 人工心理学- f 交叉科学 人I , D 理的应用前景是非常广泛的。如：支持开发有情感、意识和智能的机器人；真正 意义上的拟人机械研究；使控制理论更接近于人脑的控制模式；我们知道，已有的拟人控制理 论主要就是维纳的“反馈

4、”控制论和人工智能；这与入脑的控制模式还有很大差别，因为人 脑控制模式是：感知觉+ 情感决定行为；而现有的控制系统决策不考虑也无法考虑情感的 因素。人工心理应用的另一大领域是符合人性化的商品设计和市场开发。人工心理理论是人 工智能的高级阶段，是自动化乃至信息科学的全新研究领域，它的研究将会大大促进拟人控 制理论、情感机器人、人性化的商品设计和市场开发等方面的进展，为最终营造一个人与人、 人与机器和谐的社会环境作出贡献。人工心理学是一门交叉科学，如图2 所示。其理论根源 来自脑科学、心理学、生理学、伦理学、神经科学、人类： 学、感性工学、语言学、美学、 法律、信息科学、计算机科学、自动化科学、人

5、：【智能；它的应用范围主要是情感机器人的 技术支持、拟人机械、人性化商品设计、感性市场开发、人工心理编程语言、人工创造技术、 人类情感评价计算机系统( 虚拟技术) 、人类心理数据库及数学模型、人际和谐环境技术承1 人 机和谐多通道接口等。 人工情绪与人工心理的研究内容、支撑学科与技术以及应用领域如图3 所示。 图3人工情绪与人工心理的研究内容、支撑学科与技术以及应用领域 2 国内外相关研究进展 2 1 国外研究历史与现状 很久之前，人们就注意到了情绪对认知、情绪对智能的作用，即情绪与认知、情绪与智 能之间的关系。1 9 8 1 年就有人研究人工情绪问题【3 1 ，但只是在1 9 9 0 年以后

6、才开始逐渐引起 人们的注意，特别是近几年来对人工情绪的研究越来越受到人们的重视。 美国M I T 媒体实验室的R P i c a r d 教授于1 9 9 5 年提出情感计算( A f f e c t i v eC o m p u t i n g ) 的概念，并于1 9 9 7 年正式出版专著( ( A f f e c t i v eC o m p u t i n g ( 情感计算) 1 4 。在该书中她定义 “情感计算是与情感相关、来源于情感或能够对情感施加影响的计算”。一经提出，就引起了 很大反响，她领导的情感计算课题组以对人类情绪的生理信号处理为基本出发点，研究取得 了很多进展，其应用领

7、域日益扩大，P i c a r d 教授在M I T 媒体实验室的技术报告中已经涉及 到约5 0 种应用。日本从上个世纪九十年代就开始了感性工学( K a n s e iE n g i n e e r i n g ) 的研究。 按照他们的定义，所谓感性工学，就是将感性与工程结合起来的技术，是在感性科学的基础 上，通过分析人类的感性，把人的感性需要加入到商品设计、制造中去，它是一门从工程学 的角度实现能给人类带来喜悦和满足的商品制造的技术科学，感性工学由于可以给人们的生 活带来快乐和舒适，因而也被称为“快乐而舒适”的科学，把基于感性工学技术而生产的商 品称为“感性商品”。日本已经形成了举国研究感

8、性工学的高潮。1 9 9 6 年日本文部省就以国 家重点基金的方式开始支持“情感信息的信息学、心理学研究”的重大研究课题【5 】，参加该 项目的有十几个大学和研究单位，主要目的是把情感信息的研究从心理学角度过渡到心理 学、信息科学等相关学科的交叉融合。每年都有日本感性工学全国大会召开。与此同时，一 向注重经济利益的日本，在感性工学产业化方面取得了很大成功。日本各大公司竞相开发、 研究、生产了所谓的个人机器人( P e r s o n a lR o b o t ) 产品系列。其中，以S O N Y 公司的A I B O 机器狗( 已经生产6 万只，获益近1 0 亿美元) 和Q R I O 型以及

9、S D R - 4 X 型情感机器人为典 型代表。应该说，日本在人工情绪技术的应用方面是领先全世界的。欧盟国家也在积极地对 情感信息处理技术( 表情识别、情感信息测量、可穿戴计算等) 进行研究。欧洲许多大学成 立了情绪与智能关系的研究小组，其中比较著名的有：目内瓦大学K l a u sS c h e r e r 领导的情 绪研究实验室。布鲁塞尔自由大学的D C a n a m e r o 领导的情绪机器人研究小组以及英国伯明 翰大学的A S l o m a n 领导的C o g n i t i o na n dA f f e c tP r o j e c t 。A S l o m a n 教授

10、提出了情感三层体系 结构c o g A f ra g e n ta r c h i t e c t u r e ( 认知情感体系) ，其目的是探讨情感与认知的相互作用。在 市场应用方面，德国M e h r d a dJ a l a l i S o l i 等人在2 0 0 1 年提出了基于E M B A S S I 系统的多模型 购物助手。E M B A S S I 是由德国教育及研究部( B M B F ) 资助并由2 0 多个大学和公司共同参 与的，以考虑消费者心理和环境需求为研究目标的网络型电子商务系统1 6 J 。 在计算机领域，有许多以和谐人机交互为目的的与人工情绪相关的国际会议，比

11、较著名 的有I U I ( I n t e l l i g e n tU s e rI n t e r a c t i o n ) 的I U l 2 0 0 5 的A F F E C T I V EP N T E R A C T I O N 专题研讨 会：F G R 是每两年一次的I E E E 人脸信息处理国际会议；A D S 2 0 0 4 的A F F E C T I V E D I A L O G U ES Y S T E M 专题研讨会；H C l 2 0 0 4 的和谐人机交互技术专题研讨会，E m o t i o n a l 2 0 0 0 ：3 I n t e r n a t

12、i o n a lD e s i g nC o n f e r e n c e 专题研讨会；S A B 2 0 0 0 ，S i x t hI n t e r n a t i o n a lC o n f e r e n c e o nA m o n o m o u sA g e n t s 专题研讨会；I C S C 2 0 0 1 ，i n t e r n a t i o n a lC o n f e r e n t 3 eo nA f f e c t i v eH u m a n F a c t o r sD e s i g n 专题研讨会；3 mI n t e m a t i o n

13、a lo nD e s i g na n dE m o t i O n 专题研讨会；D e s i g na n d E m o t i o n 2 0 0 4 国际会议等等。 。 、 应该着重指出的是，当前国际人工智能领域对人工情绪的研究日趋活跃。人工智能的创 始人之一M M i n s k y 正准备出版一部关于人工情绪的专著( E m o t i o nM a c h i n e ) ) 。美国人工智 能协会( A A A I ) 在1 9 9 8 ，1 9 9 9 和2 0 0 4 年连续组织人工情绪专门研讨会，内容涉及E m o t i o n a l a n dI n t e l

14、l i g e n t ：T h eT a n g l e dK n o to fC o g n i t i o n ( t h eA A A IF a t IS y m p o s i u m1 9 9 8 ) P s y c h o l o g i c a l M o d e l so fC o m m u n i c a t i o ni nC o l l a b o r a t i v e S y s t e m s ( t h eA A A IF a l lS y m p o s i u ml9 9 9 ) A r c h i t e c t u r e sf o r M o d e

15、 l i n gE m o t i o n ：C r o s s D i s c i p l i n a r yF o u n d a t i o n s ( t h eA A A IS p r i n g S y m p o s i u m2 0 0 4 ) 和E x p l o r i n gA t t i t u d ea n dA f f e c ti nT e x t ：T h e o r i e sa n dA p p l i c a t i o n s ( t h eA A A I S p r i n gS y m p o s i u m2 0 0 4 ) 。德国人工智能研究中心

16、( D F K I ) 正在积极寻求国际合作开展人工 情绪的研究和应用，如在虚拟剧场、虚拟市场和对话A g e n t 三个方案中引入情感模型和个性 特征来帮助开发儿童的想象力和创造力【6 】，还在E L e a r n i n g 系统中引入人工情绪模型以提高 教学效率。 2 2 国内研究进展 我国对人工情绪的研究始于上世纪九十年代，大部分研究工作是针对人工情绪单元理论 与技术实现。哈尔滨工业大学研究多功能感知机【8 J ，主要包括表情识别、人脸识别、人脸检 测与跟踪、手语识别、手语合成、表情合成、唇读等内容，并与海尔公司合作研究服务机器 人。清华大学的基于人工情感的机器人控制体系结构的研究【9 1 。北京交通大学进行多功能感 知机同情感计算的融合研究【l0 | 。中国科学院自动化研究所主要研究基于生物特征的身份验 证l l lJ 。中科院心理学所、生物所主要注重情绪心理学与生理学关系的研究。中国科技大学 开展了基于内容的交互式感性图象检索的研究【l 引。中国科学院软件所主要研究智能用户界 面【l3 1 。浙江大学研究E