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

情感与价值的辩证关系是主观与客观、意识与存在的关系，而后者是哲学的基本问题，因此价值与情感的关系问题也是价值理论和情感理论的基本问题。不处理好这个问题，就不能唯物地、辩证地处理好其它相关的理论问题，就不能透过变幻莫测的情感现象发现其内在规律性。

价值与情感的关系是一个辩证统一的关系，主要表现在四个方面。

1情感以价值为基础

情感是人对价值的主观反映，尽管这种反映总会或多或少地存在着一些偏差，甚至还会存在着严重的偏差和完全的颠倒，但从总体上讲，情感的变化总是以价值为基础，并围绕价值上下波动，就像商品的价格以其价值为基础并围绕其价值上下波动一样。

情感以价值为基础，主要表现在：情感的基本状态取决于价值的基本状态，情感的总体规模取决于价值的总体规模，情感的变化范围取决于价值的变化范围，情感的作用方式取决于价值的作用方式，情感的强度与方向取决于价值的大小与正负，价值一旦变化，情感迟早要发生变化。

对于商人来说，互利互惠的经济往来是维持和发展彼此情感的客观基础，如果没有这种互惠性，商人之间的情感是不能持久的；对于政治家而言，政治上的相互支持、相互配合是维持和发展彼此情感的客观基础，如果没有这种互助性，政治家之间的情感是不能持久的；对于青年男女而言，工作和生活上的相互支持与配合是维持和加深爱情的客观基础，如果没有这种支持与配合，男女之间的爱情是不能持久的；朋友之间的友情主要取决于他们之间的利益关系，只有不断加深彼此的利益联系，其友情才会越来越深厚，如果仅局限于庸俗的礼品交换、空洞的书信来往或虚伪的礼节礼貌，而没有具体的利益联系内容，则友情是不能持久的，迟早要消退的；朋友之间即使原来有着很深的感情，如果彼此产生了根本的利益冲突，则其感情迟早会衰减下来，并最终会转化为仇恨。

2 情感对价值的反作用

情感对于价值并不是完全被动的，可以产生一定程度上的反作用，主要表现在：

1）情感可以在一定程度上阻止、压抑、诱发、转移、强化或诱导人对某种价值的需要，可以相对自主地选择生存环境和发展方向。人有时可以有意识地压抑自己对于某种价值的情欲，时间一长，这种情欲可能真的基本上消失了，人对这种价值的客观需要也确实发生了改变或转移；人通常愿意主动帮助那些主观感觉良好的人，并主动与之建立互利互惠的利益关系，同时回避那些主观感觉不好的人，甚至有意中断已经存在的互利互惠的利益关系；人有时在某一个地方工作或生活得不开心，就主动辞职或搬家，并能很快地适应新的生活和工作环境。

2）人在情感的驱动下，可以对事物施加反作用力，并使之发生价值增值。这是人类与其它动物的根本区别。当然，这种反作用不能任意地和无限地施加，只能有条件地和相对有限度地施加，它在整体上受制于或服从于价值对情感的决定作用。人在情感驱动下所进行的价值创造活动必须严格地遵循基本的价值规律，并在其允许的范围内进行。

3 情感与价值的相对独立性

人的情感产生并运行于大脑，这就不可避免地受到大脑内部众多因素的制约和干扰，从而在一定程度上偏离它所反映的价值，情感的这种偏离现象就是情感的相对独立性，主要表现在以下几个方面：

1）时间上的异步性 如果价值形式发生了变化，与之相对应的新情感需要迟滞一段时间才能形成与发展起来。也就是说，新情感的产生、发展与消失并不能与新价值的产生、发展和消失保持同步，需要迟滞一段时间。例如，当一个陌生人突然成为你的妹夫或连襟时，你对他的亲情通常不会马上建立起来；人通常会留恋或怀念那些已经离别或逝世的老朋友。

2）量度上的差异性 如果价值量发生了变动，情感的强度难以与之保持同步变化。例如，有些女性在遭到自己所钟爱男性的伤害或遗弃后

3）方式上的局限性 价值关系的变化方式是无限的，而情感的反映方式却是有限的。人有时对于某些复杂的、隐含的价值关系及其变化产生不了情感，表现出麻木不仁的精神状态。例如，当受到某些有毒物质的伤害时，人往往感觉不到；当受到指桑骂槐的攻击时，人有时还蒙在鼓里；当购买商品受到他人“温柔”地宰一刀时，人或许还感谢他的“优惠”价格；当面临灭顶之灾时，人或许还在寻欢作乐。

4）机制上的异化性 某些特殊情感完全脱离了价值关系的客观基础，甚至与之背道而驰，这是由于人的情感机制产生了某种异化。例如，畸形宗教培养出否定自我、否定社会的宗教情感，精神类毒品产生怪癖、虚幻和不能自控的情感，过度的生理与精神刺激导致变态的情感，过度的肉体痛苦引发病人对于死亡的向往，民族仇视容易引发人对战争狂人的崇拜，极端的阶级斗争引发极端的阶级仇恨，等等。不过，情感的这种异化现象在总体上讲只是局部的、暂时的和相对的。

情感的相对独立性限制了人对于复杂价值关系的应变能力，限制了人对于复杂环境的适应能力，但这将有利于排除各种外部或内部因素对情感运行过程的干扰，有利于保持价值消费活动和价值创造活动的连续性和稳定性。

4 情感与价值的复杂对应性

情感与价值存在着复杂的对应关系，主要表现在以下几个方面：

1）它是一种多元变量的函数对应关系，而不是一种一元变量的函数对应关系。情感的大小不仅与事物的使用价值有关，而且与事物的劳动价值、劳动时间以及主体的中值价值率有关。事实上，情感的强度是以事物的价值率高差为基础而上下波动的，只有当事物投入的劳动价值与劳动时间不变，且主体的中值价值率不变时，情感才完全取决于事物的使用价值。

2）它是一种统计概率的对应关系，而不是一种个体动力学的对应关系。绿色之所以能够使人产生和平与宁静的情感，并不是所有绿色的事物都具有这方面的价值作用，而是在大多数场合，人所接触的绿色事物是草木，而草木在大多数场合下能够给人带来和平与宁静。

3）它是一种时间上的同向对应关系，而不是一种时间上的同步对应关系。价值的变化与情感的变化通常存在一个时间差，情感的建立需要时间，情感的消失同样需要时间，只有具有高度预见性的高级情感才能在价值建立之前主动地建立，才能在价值消失之前主动地消失。

4）它是一种联系的对应关系，而不是一种孤立的对应关系。人一旦与某事物建立了直接价值关系并在此基础上产生了直接情感，就必然在一定程度上与该事物相关联的其他事物建立了间接价值关系，并产生相应的关联情感或间接情感。所谓“爱屋及乌”、“恨屋及乌”等情感现象就是这样产生的。

5）它是一种多形式上的价值对应关系，而不是一种单一形式上的价值对应关系。同一事物的价值关系可能是多内容的，人对事物的情感也经常会表现出多样性。例如，同一种食物可能含有多种化学成分，对身体产生多种治疗作用或营养保健作用，也可能产生多种副作用，人对它的情感可能会喜忧参半。

6）它是一种多层次上的价值对应关系，而不是一种单一层次上的价值对应关系。事物的价值关系可能是多层次的，人对事物的情感也经常会表现出多层次性。例如，衣服除了具有御寒、挡风、避暑等价值外，还具有安全与健康方面的价值，具有艺术审美价值，并能体现个人身份、能力、特征和社会地位，这样，人对于衣服的情感通常具有多层性。

7）它是针对事物的价值特征，而不是针对事物的其它特征。人对于事物的情感完全取决于它的价值特征，而不是取决于它的其它特征，只要该事物的价值特征不变，无论其它特征发生什么变化，人的情感就不会变化。相反，如果事物的价值特征发生了变化，无论其它特征如何稳定，人的情感都会发生变化。例如，一张照片尽管已经变黄变烂，但他的主人仍然百倍珍惜；一件时装尽管没有任何破损，但它的主人可能已经不再感兴趣。

8）它是一种动态的对应关系，而不是一种静态的对应关系。任何事物都是运动与变化的，任何事物的价值也都是运动与变化的，任何事物的情感也必然都是运动与变化的。人不可能以永恒不变的情感对待任何事物，永恒的爱只是人的一种理想与祝愿，事实上是不存在的。（此处的永恒指没有变化。与日常所说的永恒不同，日常所说的永恒是包含正常的变化的。此处讨论的是动态和静态。）

9）它是一种复杂的、对立统一的对应关系。爱中有恨，如父母对于子女经常有“恨铁不成钢”的爱；恨中有爱，如人经常会对自己的竞争对手有一种“钦佩”的恨。

10）它是一种非线性的对应关系。情感的强度通常并不与事物的价值量成正比，通常只与事物价值量的对数成正比，在特殊情况下，价值与情感还存在更为复杂的函数关系。

11）它是一种三因素的对应关系，而不是一种单因素的对应关系。价值的大小不仅取决于事物的品质特性，还取决于主体及周围环境的品质特性，因此主体的情感由主体、客体及环境三个因素来决定，而不由其中一个因素来单独决定。例如，一般情况下的老虎可使人产生恐惧感，但关在动物园笼子里的老虎不会使人产生恐惧感，相反还能产生审美感。

5 情感模式与价值变化的对应关系

情感与价值的关系是主观与客观的关系，人的情感不管多么飘忽不定，都可以找到它的价值对应物，情感的任何变化都可以从价值关系的变动中找到它的客观动因，情感的不同表达模式都对应着价值的不同变化方式。不过，情感模式与价值变化的对应关系不是简单的、机械的、静态的、单形式的、线性的和同步的关系，而是复杂的、辩证的、动态的、多形式的、非线性的和异步的关系。

来源 | 雪晴数据网

利用机器学习可以很方便的做情感分析。本篇文章将介绍在R语言中如何利用机器学习方法来做情感分析。在R语言中，由Timothy PJurka开发的情感分析以及更一般的文本挖掘包已经得到了很好的发展。你可以查看下sentiment包以及梦幻般的RTextTools包。实际上，Timothy还写了一个针对低内存下多元Logistic回归（也称最大熵）的R包maxtent。

然而，RTextTools包中不包含朴素贝叶斯方法。e1071包可以很好的执行朴素贝叶斯方法。e1071是TU Wien(维也纳科技大学)统计系的一门课程。这个包的主要开发者是David Meyer。

我们仍然有必要了解文本分析方面的知识。用R语言来处理文本分析已经是公认的事实（详见R语言中的自然语言处理）。tm包算是其中成功的一部分：它是R语言在文本挖掘应用中的一个框架。它在文本清洗（词干提取，删除停用词等）以及将文本转换为词条-文档矩阵(dtm)方面做得很好。这里是对它的一个介绍。文本分析最重要的部分就是得到每个文档的特征向量，其中词语特征最重要的。当然，你也可以将单个词语特征扩展为双词组，三连词，n-连词等。在本篇文章，我们以单个词语特征为例做演示。

注意，在R中用ngram包来处理n-连词。在过去，Rweka包提供了函数来处理它，感兴趣的可以查看这个案例。现在，你可以设置RTextTools包中create_matrix函数的参数ngramLength来实现它。

第一步是读取数据：

创建词条-文档矩阵：

现在，我们可以用这个数据集来训练朴素贝叶斯模型。注意，e1071要求响应变量是数值型或因子型的。我们用下面的方法将字符串型数据转换成因子型：

测试结果准确度：

显然，这个结果跟python得到的结果是相同的（这篇文章是用python得到的结果）。

其它机器学习方法怎样呢？

下面我们使用RTextTools包来处理它。

首先，指定相应的数据：

其次，用多种机器学习算法训练模型：

现在，我们可以使用训练过的模型做测试集分类：

准确性如何呢？

得到模型的结果摘要（特别是结果的有效性）：

结果的交叉验证：

结果可在我的Rpub页面找到。可以看到，maxent的准确性跟朴素贝叶斯是一样的，其它方法的结果准确性更差。这是可以理解的，因为我们给的是一个非常小的数据集。扩大训练集后，利用更复杂的方法我们对推文做的情感分析可以得到一个更好的结果。示例演示如下：

推文情感分析

数据来自victornep。victorneo展示的是用python对推文做情感分析。这里，我们用R来处理它：

读取数据：

首先，尝试下朴素贝叶斯

然后，尝试其他方法：

这里，我们也希望得到正式的测试结果。包括：

1analytics@algorithm_summary：包括精确度，召回率，准确率，F-scores的摘要

2analytics@label_summary：类标签摘要

3analytics@document_summary：所有数据和得分的原摘要

4analytics@ensemble_summary：所有 精确度/覆盖度 比值的摘要

现在让我们看看结果：

与朴素贝叶斯方法相比，其它算法的结果更好，召回精度高于095。结果可在Rpub查看

原文链接：http：//wwwxueqingcc/cms/article/107

心理学把情感定义为：“人对客观现实的一种特殊反映形式，是人对于客观事物是否符合人的需要而产生的态度的体验”。从这个定义可以了解到：情感是一种主观体验、主观态度或主观反映，属于主观意识范畴，而不属于客观存在范畴。辩证唯物主义认为，任何主观意识都是人对客观存在的反映，情感是一种特殊的主观意识，必定对应着某种特殊的客观存在，问题的关键在于能否找到这种特殊的客观存在。

不难发现，“人对于客观事物是否符合人的需要”实际上是一个典型的价值判断问题，“符合人的需要”就是事物的价值特性，是一种客观存在，“态度”和“体验”均是人对事物的价值特性的认识方式或反映方式，这样，心理学的情感定义又可表述为：“情感是人对事物的价值特性所产生的主观反映”。情感所对应的客观存在应该是事物的价值特性。由此可得

情感的哲学定义：情感就是人类主体对于客观事物的价值关系的一种主观反映。

理解情感的哲学定义时，要注意以下几点：

1 人类主体既可以是个人，也可以是集体，还可以是整个社会，它们分别形成个人情感、集体情感和社会情感。

2 事物的价值关系并不是指事物的价值量（或使用价值量），情感的强度也并不与事物的价值量成正比，而是与事物的价值量有着特定的函数关系（以后再阐述）。

3 事物的价值大小不仅与客观事物的品质特性有关，而且还与主体及环境的品质特性有关，因此人的情感强度不仅与客观事物的品质特性有关，而且还与主体及环境的品质特性有关。