情感计算的人机交互中的“情感计算”

传统的人机交互，主要通过键盘、鼠标、屏幕等方式进行，只追求便利和准确，无法理解和适应人的情绪或心境。而如果缺乏这种情感理解和表达能力，就很难指望计算机具有类似人一样的智能，也很难期望人机交互做到真正的和谐与自然。由于人类之间的沟通与交流是自然而富有感情的，因此，在人机交互的过程中，人们也很自然地期望计算机具有情感能力。情感计算（Affective Computting）就是要赋予计算机类似于人一样的观察、理解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。 有关人类情感的深入研究，早在19世纪末就进行了。然而，除了科幻小说当中，过去极少有人将“感情”和无生命的机器联系在一起。只有到了现代，随着数字信息技术的发展，人们才开始设想让机器（计算机）也具备“感情”。从感知信号中提取情感特征，分析人的情感与各种感知信号的关联，是国际上近几年刚刚兴起的研究方向（图1）。

人的情绪与心境状态的变化总是伴随着某些生理特征或行为特征的起伏，它受到所处环境、文化背景、人的个性等一系列因素的影响。要让机器处理情感，我们首先必须探讨人与人之间的交互过程。那么人是如何表达情感，又如何精确地觉察到它们的呢？人们通过一系列的面部表情、肢体动作和语音来表达情感，又通过视觉、听觉、触觉来感知情感的变化。视觉察觉则主要通过面部表情、姿态来进行；语音、音乐则是主要的听觉途径；触觉则包括对爱抚、冲击、汗液分泌、心跳等现象的处理。

情感计算研究的重点就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”，从而创建感知、识别和理解人类情感的能力，并能针对用户的情感做出智能、灵敏、友好反应的个人计算系统，缩短人机之间的距离，营造真正和谐的人机环境（图2）。 在生活中，人们很难保持一种僵硬的脸部表情，通过脸部表情来体现情感是人们常用的较自然的表现方式，其情感表现区域主要包括嘴、脸颊、眼睛、眉毛和前额等。人在表达情感时，只稍许改变一下面部的局部特征（譬如皱一下眉毛），便能反映一种心态。在1972年，著名的学者Ekman提出了脸部情感的表达方法（脸部运动编码系统FACS）。通过不同编码和运动单元的组合，即可以在脸部形成复杂的表情变化，譬如幸福、愤怒、悲伤等。该成果已经被大多数研究人员所接受，并被应用在人脸表情的自动识别与合成（图3）。

随着计算机技术的飞速发展，为了满足通信的需要，人们进一步将人脸识别和合成的工作融入到通信编码中。最典型的便是MPEG4 V2视觉标准，其中定义了3个重要的参数集：人脸定义参数、人脸内插变换和人脸动画参数。表情参数中具体数值的大小代表人激动的程度，可以组合多种表情以模拟混合表情。

在目前的人脸表情处理技术中，多侧重于对三维图像的更加细致的描述和建模。通常采用复杂的纹理和较细致的图形变换算法，达到生动的情感表达效果。在此基础上，不同的算法形成了不同水平的应用系统（图4，图5） 人的姿态一般伴随着交互过程而发生变化，它们表达着一些信息。例如手势的加强通常反映一种强调的心态，身体某一部位不停地摆动，则通常具有情绪紧张的倾向。相对于语音和人脸表情变化来说，姿态变化的规律性较难获取，但由于人的姿态变化会使表述更加生动，因而人们依然对其表示了强烈的关注。

科学家针对肢体运动，专门设计了一系列运动和身体信息捕获设备，例如运动捕获仪、数据手套、智能座椅等。国外一些著名的大学和跨国公司，例如麻省理工学院、IBM等则在这些设备的基础上构筑了智能空间。同时也有人将智能座椅应用于汽车的驾座上，用于动态监测驾驶人员的情绪状态，并提出适时警告。意大利的一些科学家还通过一系列的姿态分析，对办公室的工作人员进行情感自动分析，设计出更舒适的办公环境。 在人类的交互过程中，语音是人们最直接的交流通道，人们通过语音能够明显地感受到对方的情绪变化，例如通过特殊的语气词、语调发生变化等等。在人们通电话时，虽然彼此看不到，但能从语气中感觉到对方的情绪变化。例如同样一句话“你真行”，在运用不同语气时，可以使之成为一句赞赏的话，也可以使之成为讽刺或妒忌的话。

目前，国际上对情感语音的研究主要侧重于情感的声学特征的分析这一方面。一般来说，语音中的情感特征往往通过语音韵律的变化表现出来。例如，当一个人发怒的时候，讲话的速率会变快，音量会变大，音调会变高等，同时一些音素特征（共振峰、声道截面函数等）也能反映情感的变化。中国科学院自动化研究所模式识别国家重点实验室的专家们针对语言中的焦点现象，首先提出了情感焦点生成模型。这为语音合成中情感状态的自动预测提供了依据，结合高质量的声学模型，使得情感语音合成和识别率先达到了实际应用水平。 虽然人脸、姿态和语音等均能独立地表示一定的情感，但人在相互交流的过程中却总是通过上面信息的综合表现来进行的。所以，惟有实现多通道的人机界面，才是人与计算机最为自然的交互方式，它集自然语言、语音、手语、人脸、唇读、头势、体势等多种交流通道为一体，并对这些通道信息进行编码、压缩、集成和融合，集中处理图像、音频、视频、文本等多媒体信息。

目前，多模态技术本身也正在成为人机交互的研究热点，而情感计算融合多模态处理技术，则可以实现情感的多特征融合，能够有力地提高情感计算的研究深度，并促使出现高质量、更和谐的人机交互系统。

在多模态情感计算研究中，一个很重要的研究分支就是情感机器人和情感虚拟人的研究。美国麻省理工学院、日本东京科技大学、美国卡内基·梅隆大学均在此领域做出了较好的演示系统。目前中科院自动化所模式识别国家重点实验室已将情感处理融入到了他们已有的语音和人脸的多模态交互平台中，使其结合情感语音合成、人脸建模、视位模型等一系列前沿技术，构筑了栩栩如生的情感虚拟头像，并正在积极转向嵌入式平台和游戏平台等实际应用（图6）。 情感状态的识别和理解，则是赋予计算机理解情感并做出恰如其分反应的关键步骤。这个步骤通常包括从人的情感信息中提取用于识别的特征，例如从一张笑脸中辨别出眉毛等，接着让计算机学习这些特征以便日后能够准确地识别其情感。

为了使计算机更好地完成情感识别任务，科学家已经对人类的情感状态进行了合理而清晰的分类，提出了几类基本情感。目前，在情感识别和理解的方法上运用了模式识别、人工智能、语音和图像技术的大量研究成果。例如：在情感语音的声学分析的基础上，运用线性统计方法和神经网络模型，实现了基于语音的情感识别原型；通过对面部运动区域进行编码，采用HMM等不同模型，建立了面部情感特征的识别方法；通过对人姿态和运动的分析，探索肢体运动的情感类别等等。

不过，受到情感信息的捕获技术的影响，并缺乏大规模的情感数据资源，有关多特征融合的情感理解模型的研究还有待深入。随着未来的技术进展，还将提出更有效的机器学习机制。 情感计算与智能交互技术试图在人和计算机之间建立精确的自然交互方式，将会是计算技术向人类社会全面渗透的重要手段。未来随着技术的不断突破，情感计算的应用势在必行，其对未来日常生活的影响将是方方面面的，目前我们可以预见的有：

情感计算将有效地改变过去计算机呆板的交互服务，提高人机交互的亲切性和准确性。一个拥有情感能力的计算机，能够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，甚至帮助人们便于理解自己和他人的情感世界。

它还能帮助我们增加使用设备的安全性（例如当采用此类技术的系统探测到司机精力不集中时可以及时改变车的状态和反应）、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，并从我们身上收集反馈信息。例如，一个研究项目在汽车中用电脑来测量驾车者感受到的压力水平，以帮助解决所谓驾驶者的“道路狂暴症”问题。

情感计算和相关研究还能够给涉及电子商务领域的企业带来实惠。已经有研究显示，不同的图像可以唤起人类不同的情感。例如，蛇、蜘蛛和枪的能引起恐惧，而有大量美元现金和金块的则可以使人产生非常强烈的积极反应。如果购物网站和股票交易网站在设计时研究和考虑这些因素的意义，将对客流量的上升产生非常积极的影响。

在信息家电和智能仪器中，增加自动感知人们的情绪状态的功能，可以提供更好的服务。

在信息检索应用中，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。

在远程教育平台中，情感计算技术的应用能增加教学效果。

利用多模式的情感交互技术，可以构筑更贴近人们生活的智能空间或虚拟场景等等。

情感计算还能应用在机器人、智能玩具、游戏等相关产业中，以构筑更加拟人化的风格和更加逼真的场景。 由于缺乏较大规模的情感数据资源，情感计算的发展受到一定的限制，而且多局限在语音、身体语言等具体而零散的研究领域，仅仅依靠这些还难以准确地推断和生成一个人的情感状态，并进行有效的情感交互。目前，科学家们正在积极地探索多特征融合的情感计算理论模型。很多人认为，今后几年情感计算将在这些方面需要取得突破：

更加细致和准确的情感信息获取、描述及参数化建模。

多模态的情感识别、理解和表达（图像、语音、生理特征等）。

自然场景对生理和行为特征的影响。

更加适用的机器学习算法。

海量的情感数据资源库。 不久前，为了推动我国在这一领域的研究，探讨情感计算和智能交互技术的发展动态与趋势，促进我国科研人员在此领域的交流与合作，中国科学院自动化研究所、中国自动化学会、中国计算机学会、中国图象图形学会、中国中文信息学会、国家自然科学基金委员会和国家863计划计算机软硬件技术主题作为主办单位，在北京主办了第一届中国情感计算与智能交互学术会议。

事实证明，情感计算的概念尽管诞生不久，但已受到学术界和产业界的高度重视，相关领域的研究和应用正方兴未艾，国家自然科学基金委也将其列入重点项目的指南中。值得注意的是，近几年来，与情感计算有密切关系的普适计算和可穿戴式计算机的研究也已获得了蓬勃发展，并同样得到了国家的大力支持。这为情感信息的实时获取提供了极大的便利条件，也为情感计算在国内的发展提供了更好的发展平台。

　　心理学家马斯洛发现所有人都有5个等级的需要，从最初级到最高级分别为：生理需要、安全需要、社交需要、尊重需要和自我实现需要(就是人们瞬间产生的短暂的成就感，在那一刻你会认为自己绝对正确)。因此你在进行演讲时就要在心里始终提醒自己注意听众的这些需求，从而引导他们关注你的演讲。

　下面是25条在任何情况下都不过时的商人成功法则，从中你可以清晰地看到马斯洛的需 求层次论所涉及到的每一项内容。参照这25条成功法则，看自己是否在演讲中做到将这些情感需求考虑在内：

　1 赚钱;2 省钱;3 节约时间;4 省力;5 获得舒适;6 改善健康;7 摆脱痛苦;8 成为时尚;9 吸引异性;10 获得赞赏;11 保持财富;12 增加快乐;

　还没对我彻底失去兴趣前重新掌握演讲的主动。

　成功商人的25个诀窍

　演讲者站在台上就是商人，你的商品就使你的信息，你要做的就是将它们推销给你的听众。你的听众或许能够暂时被你吸引，但要想长久地保持这种状态却并非易事，因为他们的`注意力会不断发生变化。因此在演讲中你必须始终记得我们前面所反复强调的你要洞悉听众的情感和心理，只有抓住他们的心理，你的演讲才能始终引人入胜。你所列举的每一个事例，都应考虑听众的心理需要尽量与他们的切身利益联系起来。

　心理学家马斯洛发现所有人都有5个等级的需要，从最初级到最高级分别为：生理需要、安全需要、社交需要、尊重需要和自我实现需要(就是人们瞬间产生的短暂的成就感，在那一刻你会认为自己绝对正确)。因此你在进行演讲时就要在心里始终提醒自己注意听众的这些需求，从而引导他们关注你的演讲。

　下面是25条在任何情况下都不过时的商人成功法则，从中你可以清晰地看到马斯洛的需求层次论所涉及到的每一项内容。参照这25条成功法则，看自己是否在演讲中做到将这些情感需求考虑在内：

　1 赚钱;2 省钱;3 节约时间;4 省力;5 获得舒适;6 改善健康;7 摆脱痛苦;8 成为时尚;9 吸引异性;10 获得赞赏;11 保持财富;12 增加快乐;13 满足好奇;14 保护家庭;15 独具风格;16 满足个人爱好;17 超越他人;18 拥有美好;19 避免批评;20 远离麻烦;21 把握机遇;22 坚守独立;23 维护信誉;24 支配生活;25 永远安全。

　了解你的听众

　你正在努力地吸引你的听众，那么他们是谁呢大体说来，他们对你说来有需求、有目的、有困难、注意力还不易集中。那么他们的需求、目的和困难又是什么呢这些将在本书后面的章节中以提问的方式来对听众进行分析研究。

　成为听众的一员

　一位准备充分的讲话者不仅要考虑到听众关心的问题，而且事先在大脑中就已经勾勒出一幅轮廓：现场会出现哪些可能发生的情况影响讲话的进行，一些听众可能会事先对讲话者的话题或信誉作出一种预期。但是你不要主观地以为你的听众对你讲话中的材料了如指掌;比如许多出生在20世纪80年代的年轻人很可能根本就不清楚朝鲜战争和越南战争、美国总统肯尼迪的遇刺案等等。你最好的准备就是：既不要过分高估听众的实力，也不能对讲话材料的统领性过分自信。

　如果你一旦在讲话过程中遇到了听众的突然发问，你就要做好准备将材料的每一处重要细节——包括前因、后果、过渡及结论一一向听众解答。

　专家计划：告诉听众他们会有哪些收益

　1 首先提高你的嗓音。向观众列明3项为什么他们应该听你的讲话的理由;在列举原因的同时告诉他们你将使他们获益。

　2 假设你是一名吉普车推销员。将一张单子分为两栏。前面的一栏为商品，后面的一栏为性能。列出4种商品，每种商品至少要有一种独特的性能。

　听众背景分析：需要提前了解的信息

　1 听众的主要需求、问题和关注的焦点：

　2 课题知识和词汇水平：

　3 与讲话者之间的角色关系：

　4 教育水平：

　5 年龄：

　6 性别及男女比例：

　7 民族：

　8 职业：

　9 听众数量：

　10 会议有无特殊目的或意义

　11 宗教信仰：

　12 政治背景：

　13 演说背景：

　14 演说前后有无其他演说者

　15 演说前是否有酒会或宴会

　16 听众反应如何

　17 听众对哪些内容反应最积极

　18 听众对哪些内容反应最平淡

情志交流是指人与人之间通过言语、行为、肢体语言等方式进行的情感交流。情志交流的基本内容包括以下几个方面：

1 表达情感：情志交流的核心是情感表达，即通过语言、行为等方式表达自己的情感，包括喜怒哀乐、爱恨情感等。

2 交流观点：情志交流也包括人们对于某个问题或事物的看法、观点的交流，这需要双方在交流中保持开放、尊重和理解。

3 理解对方：情志交流不仅仅是单向的情感表达，还需要双方理解对方的情感、观点和态度，这需要双方在交流中保持耐心和同理心。

4 传递信息：情志交流也可以是为了传递某些信息，比如安排会议、约定时间等，这需要双方在交流中保持清晰和准确。

总之，情志交流的基本内容是通过言语、行为、肢体语言等方式进行情感表达、观点交流、理解对方和传递信息。

一、大胆主动积极与别人说话，说了总比不说好，说多几次自然不用怕：

1 说话紧张的时候，努力使自己放松。静静地进行深呼吸，在使气息安静下来，在吐气时稍微加进一点力气，这样心就踏实了。笑对于缓和全身的紧张状态有很好的作用。微笑能调整呼吸，还能使头脑的反应灵活，说话集中。

2 平时练习一些好的话题。在平时要留意观察别人的话题，了解吸引人的和不吸引人的话题，在自己开口时，便自觉地练习讲一些能引起别人兴趣的事情，同时避免引起不良效果的话题。

3 训练回避不好的话题。应该避免自己不完全了解的事情，一知半解、是懂非懂说一遍，不仅不会给别人带来什么益处，反而给人留下虚浮的坏印象。若有人就这些对你发出提问而你又回答不出，则更为难堪。要避免你不感兴趣的话题，自己不感兴趣又怎能期望对方随你的话题而兴奋起来。

4 训练丰富话题内容。有了话题，还得有言谈下去的内容。内容来自于生活，来自于你对生活观察和感受。这样的人总是对周围的许多人和事物充满热情。

二、多看些书，多参加户外活动，这样可以多和人沟通交流，性格自然会慢慢的变得开朗的同时丰富你的阅历。

1 和不熟的人讲话先礼貌客气点（起初谈话时不同和朋友那样的语气），先了解对方的性格，了解了对方才知道如何（用哪种方式）和对方沟通交流。先看这个人是否和自己是同一类人（思考方式、社会观念、价值观念等），若这个人和你观念差不多就很容易相处，因为大家观念同想法同，也可以找些乐观性格的人做朋友。和人相处需要真诚、友善，主动，你主动和别人沟通啦！

2 若缺乏思想交流，听别人说话是一种很好的交流，要用心听，不是左耳入，右耳出。

3 找话题跟人家聊，首先学会做个聆听者，多去听讲座，什么内容的讲座就你自己喜欢，去图书馆或者大学校园也有讲座的资料；在和朋友长辈沟通过程中多点听听别人的，从而每一天收集可以表达的素材，也能学习别人的语言表达技巧。可以做现场观众，辩论比赛、英语口语、主持人等比赛，学习别人的语言表达。当一个人听的事情多了，脑袋里面的东西也会丰富了，自然，自己和别人沟通的时候，语言无论在修辞、前后逻辑、表达的语气等方面都能有所提高。语言系沟通的桥梁，表达好语言，沟通就好了，做起事情也了。不知说什么，首先要学会找话题，以上方法，会有一种适合你的，努力啦！人与人之间相互了解，最重要是多点沟通，交流双方的想法，在语言和行为上做到相互关心帮助，彼此要真诚真心对待。朋友之间的相处在乎真诚真心、信任宽容、友善、相互关心相互支持。

三、让自己变得很幽默:

1 当你叙述某件趣事的时候，不要急于显示结果，应当沉住气，要以独具特色的语气和带有戏剧性的情节显示幽默的力量，在最关键的一句话说出之前，应当给听众造成一种悬念。

2 当你说笑话时，每一次停顿、每一种特殊的语调，每一个相应的表情、手势和身体姿势，都应当有助于幽默力量的发挥。重要的词语加以强调，利用重音和停顿等以声传意的技巧来促进听众的思考，加深听众的印象。

3 语言的滑稽风趣，一定要根据具体对象、具体情况、具体语境来加以运用，而不能使说出的话不合时宜。

4 不要在自己说笑话的时候，自己先大笑起来，这样最不受欢迎的。在每一次讲话结束后，最好能激发全体听众发自内心的笑容。

四、自信很重要，相信自己，放开心情，平常心处事，让自己乐观一点。多微笑，笑容使人心情轻松。

综上所述：自信、大胆、主动、积极、坚持、幽默、微笑

做到以上几点，随着时间的积累，就会觉得自己有所变化，变得开朗健谈乐观，这需要一个过程！

希望以上几点对你有所帮助，你要努力！