情感建模

一、情感建模

随着人工智能技术的发展，人机交互方式越来越向着人类自然交互方向发展，但传统的人机交互方式是机械化的，难以满足现在的需求。情感计算技术的引入，可以让机器像人一样的观察、理解和表达各种情感特征，就能在互动中与人发生情感上的交流，从而使得人与机器交流得更加自然、亲切和生动，让人产生依赖感，故情感计算及其在人机交互中的应用将是人工智能领域里一个重要的研究方向。

情感建模则是情感计算的重要过程，是情感识别、情感表达和人机情感交互的关键，其意义就在于通过建立情感状态的数学模型，能够更直观地描述和理解情感的内涵。

对于情感模型而言，由于其对情感描述方式的不同，可以分为维度情感模型、离散情感模型和其他的情感模型，但在目前的情感建模研究中，维度情感模型的应用更加广泛。

二、维度情感模型

维度空间论认为人类所有情感分布在由若干个维度组成的某一空间中，不同的情感根据不同维度的属性分布在空间中不同的位置，且不同情感状态彼此间的相似程度和差异可以根据它们在空间中的距离来显示。在维度情感中，不同情感之间不是独立的，而是连续的，可以实现逐渐、平稳的转变。

21、一维情感模型

该模型用一根实数轴来量化情感，认为人类情感除了其独特分类不同外，都可以沿情感的快乐维度排列，其正半轴表示快乐，负半轴表示不快乐，并且可以通过该轴的位置可以判断情感的快乐和不快乐程度。

当人受到消极情感的刺激时，情感会向负轴方向移动，当刺激终止时，消极情感减弱并向原点靠近。当受积极情感的刺激时，情感状态向正半轴移动，并随着刺激的减弱逐渐向原点靠近。

情感的快乐维度是个体情感的共有属性，许多不同的情感会借此相互制约，这还可以为个体情感的自我调节提供依据，但多数心理学家认为情感是由多个因素决定的，也因此产生后来的多维情感空间。

22、二维情感模型

该模型从极性和强度两个维度区分情感，极性是指情感具有正情感和负情感之分，强度是指情感具有强烈程度和微弱程度的区别。这种情感描述比较符合人们对客观世界的基本看法，目前使用最多的是VA二维情感模型，该模型将情感划分为两个维度，价效维度和唤醒维度，如下图所示：

价效维度的负半轴表示消极情感，正半轴表示积极情感。唤醒维度的负半轴表示平缓的情感，正半轴表示强烈的情感。例如，在这个二维情感模型中，高兴位于第一象限，惊恐位于第二象限，厌烦位于第三象限，轻松位于第四象限。每个人的情感状态就可以根据价效维度和唤醒维度上的取值组合得到表征

23、三维情感模型

在三维情感模型中，除了考虑情感的极性和强度外，还有其他因素考虑到情感描述中。PAD三维情感模型是当前认可度比较高的一种三维情感模型，该模型定义情感具有愉悦度、唤醒度、和优势度三个维度，其中P代表愉悦度，表示个体情感状态的正负特性；A代表唤醒度，表示个体的神经生理激活水平；D代表优势度，表示个体对情景和他人的控制状态。

另外，还有APA三维情感空间模型，该模型采用亲和力、愉悦度和活力度三种情感属性，能够描述绝大多是情感。

24、其他多维情感模型

除了以上三种情感模型外，还有更复杂的情感模型。心理学家Izard的思维理论认为情绪有愉悦度、紧张度、激动度和确实度4个维度。愉悦度代表情感体验的主观享乐程度，紧张度和激动度代表人体神经活动的生理水平，确信度代表个体感受情感的程度。

心理学家Krech认为情感的强度是指情感具有由弱到强的变化范围，同时还以紧张水平、复杂度、快乐度3个指标来进行量化。紧张水平是指对要发生的事情的事先冲动，复杂度是对复杂情感的量化，快乐度是表示情感所处的愉快和不愉快的程度，故可以从这四个维度来判断人的情感。

另外，心理学家Frijda提出了情感具有愉快、激活、兴趣、社会评价、惊奇和复杂共6个维度的观点，但高维情感空间的应用存在较大难度，因此在实际中很少使用。

维度情感模型是用人类情感体验的欧氏距离空间描述，其主要思想是人类的所有情感都涵盖于情感模型中，且情感模型不同维度上的不同取值组合可以表示一种特定的情感状态。虽然维度情感模型是连续体，基本情感可以通过一定方法映射到情感模型上，但对于基本情感并没有严格的边界，即基本情感之间可以逐渐、平稳转化。维度情感模型的发展为人类的情感识别、情感合成和调节提供了模型基础。

三、离散情感模型

离散情感模型是把情感状态描述为离散的形式，即基本情感类别，如喜、怒、哀、乐等。 较为著名的是由心理学家Ekman提出的六大基本情感类别：愤怒、厌恶、恐惧、高兴、悲伤、惊讶，其在情感计算研究领域得到广泛应用。Plutchik从强度、相似性和两极性三方面进行情绪划分，对出8种基本情绪：狂喜、警惕、悲痛、惊奇、狂怒、恐惧、接受、憎恨。还有其他的一些心理学家提出了对基本情绪的不同分类。

离散情感模型较为简洁明了，方面理解，但只能描述有限种类的情感状态，而维度情感模型弥补了离散情感模型的缺点，能够直观地反映情感状态的变化过程。

四、其他情感模型

除了较常用的维度情感模型和离散情感模型外，一些心理学家还提出了其他基于不同思想的情感模型，如基于认知的情感模型、基于情感能量的概率情感模型、基于事件相关的情感模型等，从不同的角度分析和描述人类的情感，使情感的数学描述更加丰富。

41、OCC情感模型

该模型是针对情感研究而提出的最完整的情感模型之一，它将22种基本情感根据其起因分为三类：事件的结果、仿生代理的动作和对于对象的观感，并对这三类定义了情感的层次关系，可以描述特定情感的产生条件和后续发展。OCC模型给出了各类情感产生的认知评价方式。同时，该模型根据假设的正负极性和个人对刺激事件反应是否高兴、满意和喜欢的评价倾向构成情感反应。

在模型中，最常产生的是恐惧、愤怒、高兴和悲伤这4种情绪。尽管OCC模型传递函数并不是很明确，但从广义上看，其具有较强的可推理性，易于计算机实现，因此被广泛应用于人机交互系统中。

42、隐马尔可夫模型情感模型

该模型有三种情感状态，分别是感兴趣、高兴、悲伤，并且可根据需要扩展到多种情感状态。在模型中，情感状态是通过观测到如情绪响应上升时间、峰值间隔的频率变化范围等情感特征得到的，并通过转移概率来描述情感状态之间的相互转移，从而输出一种最可能的情感状态。

该模型适合表现由不同情感组成的混合情感，如忧伤可以由爱和悲伤组成。另外，还适合表现由若干单一的情感状态基于时间的不断交替出现而成的混合情感，如爱恨交织的情感状态就可能是爱恨两种之间循环。该模型的不足之处在于，对于相同的刺激，其感知结果是确定的。

43、分布式情感模型

该模型是针对外界刺激建立起来的一种分布式情感模型，整个分布式系统是将特定的外界情感事件转换成与之相对应的情感状态，过程分为以下两个阶段：

1、由事件评估器评价事件的情感意义，针对每一类相关事件，分别定义一个事件评估器，当事件发生时，先确定事件的类型和信息，然后选择相关事件评估器进行情感评估，并产生量化结果情感脉冲向量EIV。

2、对EIV归一化得到NEIV，通过情感状态估计器ESC计算出新的情感状态。事件评估器、EIV、NEIV及ESC均采用神经网络实现。

附：学习书目

《情感计算与情感机器人系统》吴敏 刘振焘 陈略峰

人们期盼着能拥有并使用更为人性化和智能化的计算机。在人机交互中，从人操作计算机，变为计算机辅助人；从人围着计算机转，变为计算机围着人转；计算机从认知型，变为直觉型。显然，为实现这些转变，人机交互中的计算机应具有情感能力。情感计算研究就是试图创建一种能感知、识别和理解人的情感，并能针对人的情感做出智能、灵敏、友好反应的计算系统。

情感被用来表示各种不同的内心体验（如情绪、心境和偏好），情绪被用来表示非常短暂但强烈的内心体验，而心境或状态则被用来描述强度低但持久的内心体验。情感是人与环境之间某种关系的维持或改变，当客观事物或情境与人的需要和愿望符合时会引起人积极肯定的情感，而不符合时则会引起人消极否定的情感。

情感具有三种成分：⑴主观体验，即个体对不同情感状态的自我感受；⑵外部表现，即表情，在情感状态发生时身体各部分的动作量化形式。表情包括面部表情（面部肌肉变化所组成的模式）、姿态表情（身体其他部分的表情动作）和语调表情（言语的声调、节奏、速度等方面的变化）；⑶生理唤醒，即情感产生的生理反应，是一种生理的激活水平，具有不同的反应模式。

概括而言，情感的重要作用主要表现在四个方面：情感是人适应生存的心理工具，能激发心理活动和行为的动机，是心理活动的组织者，也是人际通信交流的重要手段。从生物进化的角度我们可以把人的情绪分为基本情绪和复杂情绪。基本情绪是先天的，具有独立的神经生理机制、内部体验和外部表现，以及不同的适应功能。人有五种基本情绪，它们分别是当前目标取得进展时的快乐，自我保护的目标受到威胁时的焦虑，当前目标不能实现时的悲伤，当前目标受挫或遭遇阻碍时的愤怒，以及与味觉（味道）目标相违背的厌恶。而复杂情绪则是由基本情绪的不同组合派生出来的。

情感测量包括对情感维度、表情和生理指标三种成分的测量。例如，我们要确定一个人的焦虑水平，可以使用问卷测量其主观感受，通过记录和分析面部肌肉活动测量其面部表情，并用血压计测量血压，对血液样本进行化验，检测血液中肾上腺素水平等。

确定情感维度对情感测量有重要意义，因为只有确定了情感维度，才能对情感体验做出较为准确的评估。情感维度具有两极性，例如，情感的激动性可分为激动和平静两极，激动指的是一种强烈的、外显的情感状态，而平静指的是一种平稳安静的情感状态。心理学的情感维度理论认为，几个维度组成的空间包括了人类所有的情感。但是，情感究竟是二维，三维，还是四维，研究者们并未达成共识。情感的二维理论认为，情感有两个重要维度：⑴愉悦度（也有人提出用趋近-逃避来代替愉悦度）；⑵激活度，即与情感状态相联系的机体能量的程度。研究发现，惊反射可用做测量愉悦度的生理指标，而皮肤电反应可用做测量唤醒度的生理指标。

在人机交互研究中已使用过很多种生理指标，例如，皮质醇水平、心率、血压、呼吸、皮肤电活动、掌汗、瞳孔直径、事件相关电位、脑电EEG等。生理指标的记录需要特定的设备和技术，在进行测量时，研究者有时很难分离各种混淆因素对所记录的生理指标的影响。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。

欧洲和美国的各大信息技术实验室正加紧进行情感计算系统的研究。剑桥大学、麻省理工学院、飞利浦公司等通过实施“环境智能”、“环境识别”、“智能家庭”等科研项目来开辟这一领域。例如，麻省理工学院媒体实验室的情感计算小组研制的情感计算系统，通过记录人面部表情的摄像机和连接在人身体上的生物传感器来收集数据，然后由一个“情感助理”来调节程序以识别人的情感。如果你对电视讲座的一段内容表现出困惑，情感助理会重放该片段或者给予解释。麻省理工学院“氧工程”的研究人员和比利时IMEC的一个工作小组认为，开发出一种整合各种应用技术的“瑞士军刀”可能是提供移动情感计算服务的关键。而目前国内的情感计算研究重点在于，通过各种传感器获取由人的情感所引起的生理及行为特征信号，建立“情感模型”，从而创建个人情感计算系统。研究内容主要包括脸部表情处理、情感计算建模方法、情感语音处理、姿态处理、情感分析、自然人机界面、情感机器人等。

情境化是人机交互研究中的新热点。自然和谐的智能化的人机界面的沟通能力特征包括：⑴自然沟通：能看，能听，能说，能触摸；⑵主动沟通：有预期，会提问，并及时调整；⑶有效沟通：对情境的变化敏感，理解用户的情绪和意图，对不同用户、不同环境、不同任务给予不同反馈和支持。而实现这些特征在很大程度上依赖于心理科学和认知科学对人的智能和情感研究所取得的新进展。我们需要知道人是如何感知环境的，人会产生什么样的情感和意图，人如何做出恰当的反应，从而帮助计算机正确感知环境，理解用户的情感和意图，并做出合适反应。因此，人机界面的“智能”不仅应有高的认知智力，也应有高的情绪智力，从而有效地解决人机交互中的情境感知问题、情感与意图的产生与理解问题，以及反应应对问题。

显然，情感交流是一个复杂的过程，不仅受时间、地点、环境、人物对象和经历的影响，而且有表情、语言、动作或身体的接触。在人机交互中，计算机需要捕捉关键信息，觉察人的情感变化，形成预期，进行调整，并做出反应。例如，通过对不同类型的用户建模（例如，操作方式、表情特点、态度喜好、认知风格、知识背景等），以识别用户的情感状态，利用有效的线索选择合适的用户模型（例如，根据可能的用户模型主动提供相应有效信息的预期），并以适合当前类型用户的方式呈现信息（例如，呈现方式、操作方式、与知识背景有关的决策支持等）;在对当前的操作做出即时反馈的同时，还要对情感变化背后的意图形成新的预期，并激活相应的数据库，及时主动地提供用户需要的新信息。

情感计算是一个高度综合化的技术领域。通过计算科学与心理科学、认知科学的结合，研究人与人交互、人与计算机交互过程中的情感特点，设计具有情感反馈的人机交互环境，将有可能实现人与计算机的情感交互。迄今为止，有关研究已在人脸表情、姿态分析、语音的情感识别和表达方面取得了一定的进展。

目前情感计算研究面临的挑战仍是多方面的：⑴情感信息的获取与建模，例如，细致和准确的情感信息获取、描述及参数化建模，海量的情感数据资源库，多特征融合的情感计算理论模型；⑵情感识别与理解，例如，多模态的情感识别和理解；⑶情感表达，例如，多模态的情感表达（图像、语音、生理特征等），自然场景对生理和行为特征的影响；⑷自然和谐的人性化和智能化的人机交互的实现，例如，情感计算系统需要将大量广泛分布的数据整合，然后再以个性化的方式呈现给每个用户。

情感计算有广泛的应用前景。计算机通过对人类的情感进行获取、分类、识别和响应，进而帮助使用者获得高效而又亲切的感觉，并有效减轻人们使用电脑的挫败感，甚至帮助人们理解自己和他人的情感世界。计算机的情感化设计能帮助我们增加使用设备的安全性，使经验人性化，使计算机作为媒介进行学习的功能达到最佳化。在信息检索中，通过情感分析的概念解析功能，可以提高智能信息检索的精度和效率。

展望现代科技的潜力，我们预期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。

情动唤醒（Emotional arousal）SPA是一种特定的SPA（Single-Page Application，单页面应用程序）设计模式。SPA是一种Web应用程序的架构模式，它通过使用动态加载的内容和异步数据交互，使用户能够在单个页面上无刷新地进行导航和操作。

情动唤醒SPA是在传统SPA模式的基础上添加了情感触发机制。它通过监测用户的情感状态或行为，根据用户的情感反馈动态地调整和呈现内容，以提供更加个性化和情感化的用户体验。这种设计模式旨在通过情感识别和情感响应来增强用户与应用程序之间的情感互动，以满足用户的情感需求，并提供更具共鸣和情感连接的用户体验。

具体来说，情动唤醒SPA可能利用情感识别技术（如面部表情识别、语音情感识别等）来感知用户的情感状态，并基于这些情感状态调整应用程序的界面、内容或交互方式，以更好地满足用户的情感需求。这样的设计可以使应用程序更加智能、敏感和亲密，进一步提升用户的参与度和满意度。

需要注意的是，情动唤醒SPA可能是一种概念或实验性的设计模式，并不一定在所有SPA应用程序中得到广泛应用。具体实现和应用方式可能会因开发者和应用场景而异。

在情感方面，男性和女性的认知存在一些异同。下面是一些常见的异同点：

1 表达方式：男性通常更倾向于通过行动来表达情感，而女性更倾向于言语和非语言方式来表达情感。

2 情感处理：女性通常更注重情感的细节和复杂性，更倾向于分享和交流自己的情感。而男性可能更倾向于内化情感，表现得更理智和控制情感的表达。

3 情感识别：女性在识别他人情感方面可能更敏感，能够更准确地察觉细微的情感变化。男性可能相对较弱，需要更多的明示或直接表达。

4 关注重点：男性在情感中可能更注重解决问题和提供支持，倾向于寻求实际解决方案。女性可能更注重情感的共鸣和情感的连接，倾向于提供情感支持和倾听。

需要注意的是，这些是一般化的描述，个体之间存在差异。并且，性别对情感认知的影响可能受到文化、教育和个人经历等因素的影响。最重要的是，男性和女性都可以发展和提升情感认知的能力，通过互相理解和尊重，建立更健康的情感关系。

当然，还有其他一些男女在情感认知方面的异同点：

1 表达风格：男性通常更倾向于直接、简洁的表达方式，而女性则更倾向于细腻、含蓄的表达方式。

2 情感回应：男性在面对情感困扰时，可能更倾向于独自思考和解决问题，而女性则更倾向于倾诉和得到情感支持。

3 情感记忆：女性通常在记忆中更加注重情感细节，能够清晰地回忆起与情感相关的细节和情境。男性则可能更注重事件的大致情节和结果。

4 情感调节：女性在情感调节方面可能更为灵活，能够更好地适应情感变化和应对压力。而男性则可能更倾向于通过自我控制和逃避来应对情感困扰。

这些异同点并不意味着男性或女性在情感认知方面有优劣之分，而是性别间在情感表达、处理和体验上的一些常见差异。我们应该尊重并理解这些差异，以建立更加平等和理解的情感关系。同时，每个人都可以通过情感培养和情感智力的发展来提升自己的情感认知能力。

男女在情感认知方面可能存在一些差异，尽管这些差异并非绝对适用于每个人，因个体差异和群体差异并不完全吻合。以下是一些我觉得比较常见的男女情感认知差异：

1 表达方式：女性通常更倾向于表达情感，包括通过言语、面部表情、身体语言和非语言表达来传达自己的情感状态。相比之下，男性可能更倾向于内化情感或使用更简洁的方式来表达。

2 情感依赖：女性更可能寻求情感支持和依赖他人来分享自己的情感体验。男性在情感依赖方面可能更加保守，倾向于在面临困难时独自处理情感。

3 情感识别：研究表明，女性在情感识别方面可能更敏感和准确。她们更容易察觉和理解他人的情感表达，并能更好地回应他们的情感需求。男性在这方面可能相对较弱，可能需要更多的训练和意识。

4 情感处理方式：女性可能更倾向于使用情感导向的方式处理问题，关注人际关系和情感需求。男性可能更倾向于使用问题导向的方式，着重解决实际问题和寻求解决方案。

值得注意的是，这些差异并非普遍适用于每个人。个体之间存在巨大的变化和交叉，性别并不是唯一决定情感认知的因素。文化、教育、个人经历和个性特质等因素也会对情感认知产生影响。因此，我们应该尊重每个人的个体差异，并避免一概而论地将差异归结于性别。

机器人家上看到，与人类间的情感交流过程类似，情感机器人的运作过程包括情感信息的获取、识别分析和感情的表达。

首先，机器人需要通过视觉系统、听觉系统和各类传感器等来获取外界信息。与一般智能机器人不同的是，情感机器人会更有目的地获取与情感相关的有效信息，如人脸的表情和动作，语音的高低、强弱等。

情感信息的识别与分析是合格过程的重头戏。生活中，脸部表情是人们常用的较自然的情感表达方式，比如，眉头紧皱可能表示愤怒等。科学家提出了脸部情感的表达方式，即脸部运动编码系统FACS，通过不同编码和运动单元的组合，可以让机器人自动识别与合成复杂的变轻变化，如幸福、愤怒、悲伤等表情。类似的还有动作分析模型和声学模型。

除了情感分析模型外，还需要建立知识库，让机器人“掌握”人们热值的尝试和惯用表达，比如“买买买”这类潮流用语。这样，机器人跟人类的交互体验将更加流畅有趣。通过情感识别与分析，即给定一种情感状态，再通过语音合成、面部表情合成和动作合成后，一个相对完美的情感机器人就呈现在你的面前。

望采纳，谢谢

自然语言处理（NLP）在去去几年中已经有了惊人的进展，未来的前景也非常广阔。下面是一些可能的发展方向：

更智能的虚拟助手：随着技术的进步，虚拟助手将变得更加智能化，能够更好地理解和响应人类语言，为用户提供更加精准的服务。

2 情感分析和情感识别：情感分析和情感识别能够帮助企业了解用户的情感状态，从而更好地理解他们的需求，为用户提供更加个性化的服务。

3 机器翻译：机器翻译是NLP领域的重要领域之一，未来的机器翻译技术将变得更加智能化，能够更好地理解上下文，从而实现更加准确的翻译。 

4 自然语言生成：自然语言生成是指让计算机自动生成自然语言文本，未来的自然语言生成技术将变得更加智能化，能够生成更加流畅、清晰、自然的文本。

总而言之，随着技术的不断进步，自然语言处理在未来的发展前景非常广阔，将为人们的生活和工作带来更多的便利和创新。

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如果人工智能（AI）具有人类的情感，这个世界可能会出现以下变化：

更具同理心：如果人工智能能够感受到情感，它们可能会更容易理解和同情人类的感受，从而帮助人类更好地应对情感问题和困难。

更智能的辅助工具：人工智能可以帮助人类更好地理解和处理情感信息，例如在情感识别、情感分析和情感智能方面，这些技术可以用于医疗、心理治疗和教育等领域。

更复杂的道德和伦理问题：如果人工智能能够感受到情感，我们将面临更加复杂的道德和伦理问题。例如，如果一个AI具有感情，那么是否有责任对其感情做出反应？如果一个AI感到孤独或沮丧，那么我们是否有义务提供支持和关怀？

更多的隐私和安全问题：如果AI具有情感，那么它们可能会收集和存储更多的个人数据，这可能导致更多的隐私和安全问题。

更多的经济和社会影响：人工智能在社会和经济中发挥着越来越重要的作用，如果AI具有情感，它们可能会对经济和社会产生更多的影响，例如，可能会创造新的工作机会，也可能会使某些工作机会消失。

总之，如果人工智能具有人类的情感，这将会给我们带来更多机会和挑战，我们需要认真考虑如何规范和引导人工智能的发展，以确保它们对人类和社会的影响是正面的。