情感计算研究初探
本文综述了情感计算的背景和发展概况，简要介绍了有关情感计算的应用、研究等内容，通过分析和比较，对情感计算现状的认识进行了总结，并展望了今后的前进方向。
摘要：情感计算是关于情感、情感产生以及影响情感方面的计算，其目的是赋予计算机识别、理解、表达和生成各种情感特征的能力，最终使计算机像人一样能进行自然、亲切和生动的交互，是自然和谐人机交互技术的一个重要组成部分。
关键词：情感计算，和谐人机环境
一、引言
在人们的日常生活、交流、工作、处理事务和决策中，情感能力同正常的理性思维和逻辑推理能力一样都在扮演着重要的角色。早在1985年，人工智能的奠基人之一Minsky就提出了计算机与情感的问题，他在“The Society of Mind”[1]一书中写到，问题并不在于智能机器是否有情感，而是没有情感的机器怎么会是智能的？神经生理学家Damasio研究发现[2]，控制逻辑推理的大脑皮层和控制情感的边缘系统之间的通道如果缺损的话，病人尽管具有正常甚至超常的理性思维和逻辑推理能力，但是却严重阻碍了决策能力的运用。因此心理学家和教育学家重新定义了智能的概念，将情感和社会能力，行为能力也包括了进来。可以明确的说情感将不再是人类进化的残留物，或者说不再是一种奢侈的东西，在人类的智能中是不需要的，相反，情感在认知和人机交互中起着非常关键性的作用。让计算机具有情感从本质上理解就是要让计算机在与人类的交互中具有智能的和敏感的能力。
二、情感计算的发展概况：
关于情感计算研究的提出最早我们可以追溯到在20世纪90年代初，耶鲁大学心理系的Salovey教授曾经提出过情感智能的概念，并开展了一系列的研究。而且该概念随后被Goleman发展为和智商（IQ）相对的情商（EQ），并且随着Goleman的畅销书而迅速流行，在认知、心理、计算机等智能领域掀起了一个关于研究情感智能研究的小高潮。MIT的 R。Picard 教授根据这些新的概念和研究方向 于 1997 年正是出版专著———“Affective Computing（情感计算）”。在书中他定义“情感计算是与情感相关， 来源于情感或者能对情感施加影响的计算[3]。
情感计算从本质上，是一个非常典型的模式识别的问题。智能机器不仅要能通过多种传感器，获取人的表情、手势、姿态、血压、语音、语调、心率等各种数据，而且结合当时的环境、情境、等上下文信息，识别和理解不同的人的不同情感。在实际应用的自然交互系统中，智能机器还需要能够对上述信息作出迅速的、及时的、恰当的、情感化的反应。情感之间距离的定义和他的计算方法是情感计算方面最核心问题，比如当我们需要定义和计算“微笑、笑、大笑、狂笑”之间的距离时，为了把它们分别聚类，从而使系统能够识别出不同程度的笑。不过遗憾的是，目前情感计算的研究还只能对情感进行粗分类，即识别7种典型的情感。
三、 情感计算的两个研究领域
1、检测和认知情感信息
检测情感信息从收集使用者的身体状态和行为的数据开始，这些数据用传感器收集且没有经过解释处理。这些采集人类感知他人情感所表现出来的信号的数据是相似的。例如，一个摄像机能记录面部表情，身体姿势和手势，同样一个麦克风能记录谈话。其他的传感器检测情感信号通过直接测量生理数据，如皮肤温度和电阻力。认知情感信息需要从采集的数据中提取有意义的样式。它需要使用机器学习技术来处理不同的谈话认知、自然语言处理形态或面部表情检测，对每一个产生一个标签（如“困惑”）[4]
2、机器情感
另一个情感计算的领域是设计有情感计算能力的设备，该设备能展示出天生的情感能力或由模拟情感的能力。一个更实际的方式，基于现在的工艺水平，是模拟谈话智能体的情感，以便丰富和便利人类和机器的交互。人类情感经常伴随荷尔蒙和神经肽水平的高涨，机器的情感在一个自治学习系统里可能要与抽象状态相关，如进度（或缺乏进度）。
四、 情感计算在人机交互设计中的应用：
人们研究情感计算技术， 目的在于能够创建和谐的人机交互环境， 使计算机能够了解各种情感状态， 并且通过多种媒体作出智能、友好的反应。这将会推动其产生生动并且真正的和谐人机交互环境， 从而达到降低劳动强度和提高工作效率的目的。因此， 我们可以放眼在不久的将来， 情感计算一定会对人们日常生活的方方面面产生巨大而深远的影响。Picard 在 MIT 媒体实验室的技术报告中就曾提出了 50 多种应用，其中涉及到很多不同方面，如人文、科学、教育、体育、娱乐、艺术、经济、卫生、健康、商业、等各行各业。
情感计算可以用在一般人机界面的设计上， 以提升应用的有效性[5]。自然和谐化的智能化人机界面的沟通能力通常包括：
（1） 自然的沟通： 能看， 能听， 能说，而且能触摸;
（2）主动的沟通： 有预期， 会提问， 并能及时调整;
（3） 有效的沟通： 对情境变化敏感方面， 能够理解用户的情绪和意图， 对于不同用户、不同环境、不同的'任务给予不同反馈和支持[6]而实现这些特征在很大程度上依赖于心理科学、认知科学和计算机科学对人的智能和情感研究所取得的新进展。
娱乐是一个数字家庭不可缺少的应用。在未完全实现数字化的家庭里， 娱乐项目通常是最容易融入家庭情境， 同时为各个家庭成员所接受的应用， 使用者的情感也是最容易在
来在角色扮演游戏中设计具备情感的虚拟角色， 以建构新型态的娱乐方式， 提升娱乐的效果。
五、 总结与展望：
现在的情感计算为计算机科技的发展提出了一个比较新的课题[7，8]它是建立和谐人机环境的基础之一，而且同时情感计算也是融多学科为一体的学科，它的发展必将会带动相关科学的发展。可穿戴计算机和后计算机时代的芯片式计算机将为情感计算提供更加方便的研究平台和表现形式，无论是从学术价值，科学意义，还是事实需求方面，情感计算都将有巨大的发展潜力和应用价值。
展望现代科技的潜力， 我们预计在未来的世界中将可能会充满运作良好、操作容易、甚至具有情感特点的计算机。不久的将来， 计算机就像人一样具有情感， 能与人进行自然、亲切和生动的智能交互。