當學習遇上情感機器人

韓新華+韋云

【摘 要】賦予機器人以人類的情感是當下研究的熱點之一，本文對其在教育領域應用現狀進行了闡述。首先，闡述了當前教育輔助設備的應用情況，分析總結各自優缺點。其次，對什么是情感機器人進行概括性描述，總結其涉及的相關理論與技術，繼而，針對情感機器人的應用領域進行總結分析。最后，總結情感機器人的優缺點并探討其未來的發展趨勢。

【關鍵詞】情感機器人；人工情感；Pepper

中圖分類號：TP273 文獻標志碼：A 文章編號：1007-0125（2016）09-0200-02

一、學習輔助設備現狀

（一）硬件支持

隨著時代的發展，教學設備從簡單的黑板、粉筆發展到現在的電腦、投影儀、同屏投影等。與此同時，低年級學習者的學習設備也是日新月異，從當初最基本的新華字典等發展到目前各種各樣的點讀機，常見的有步步高T500+、諾亞舟NP17、快易典V770、好易通Q500、小霸王T600等。

通過簡單的市場調查，正是因為平時工作時間比較長，幾乎沒有時間親自教育孩子，或者很多家長由于自身的局限性，對孩子的教育幫不上太多，所以很多家長希望借助于外部設備來幫忙，從最簡單的復讀機到現在的點讀機。由此可見，當下點讀機等設備對孩子的教育相當重要，那么在選取點讀機的時候主要注意以下幾個方面：

1.功能：發音清晰、標準，畫面生動，可以激發學生的學習積極性；

2.質量：經久耐用，系統穩定；

3.內容：課本知識與課外拓展相結合；

4.操作：易于操作，越簡單越好。

（二）軟件支持

隨著智能手機等移動設備的普及與性能提升，伴隨著的軟件成幾何式增長，在教育領域出現了各種翻譯、背單詞等軟件，甚至做數學題的軟件已經出現。目前主流的軟件大部分為高等教育學習者服務，學習者使用的起點時間大部分為大學伊始，大學期間自主學習的需要與移動設備的便攜性，促進了此類軟件的發展。當下主流的學習軟件有：有道詞典、金山詞霸、靈格斯詞霸、微軟必應、數學公式、有道云筆記等。在國內越來越注重學前教育的環境下，各種學前教育的軟件也急速發展。

目前，可穿戴設備的出現，將為教育軟件帶來更廣闊的發展前景。

（三）總結

點讀機等硬件設備以及基于智能手機等移動設備的軟件，極大的縮短了教育不公平，承擔不起請家教的家庭也可以在設備或軟件的幫助下進行一些教育。當然，此類設備與軟件也存在極大的局限性。無論是點讀機等還是智能軟件都是簡單的呈現式教育指導，無法與學習者進行情感溝通，幾乎不能針對學習者的學習狀態進行變化指導。綜上，隨著時代的進步，教育輔助將會出現一種更有效的形式。

二、機器人與人工情感

（一）機器人

機器人（Robot）是自動執行工作的機器裝置，它既可以接受人類的指揮，又可以按照原來預先編好的程序運行，也可以根據以人工智能技術制定的原則綱領行動，它的任務是協作或取代人類進行某些工作，如工廠、建筑以及危險的工作等。

與人類的歷史相比，機器人的歷史并不算長，1920年捷克斯洛伐克作家卡雷爾·恰佩克在他的科幻小說中，構造出“機器人”這個詞。直到1959年美國英格伯格和德沃爾制造出世界第一臺工業機器人。隨后，成立了世界上第一家機器人制造工廠——Unimation公司，由于英格伯格對工業機器人的研發和宣傳，他被稱為“工業機器人之父”。機器人的發展歷史才真正開始。

發展至今，機器人的種類可以分為：家務型、操作型、程控型、搜救類、智能等。隨著時代的進步與發展，更多的機器人將會產生。

（二）人工情感

對情感（emotion）的研究并不是最近才開始的，在1967年Simon就開始了人類情感相關的研究，Sloman則從上世紀八十年代進行擬人建模領域的研究[1]。人工情感是以人類自然情感理論為理論基礎，結合機器人等相關學科，對人類的情感過程進行建模，以期望賦予機器人人類思考的方式，機器人人工情感領域研究雖然起步較晚，但研究者們的重視程度越來越高。就目前而言，人工情感主要分為四大模塊：人工情感建模、人工情感識別、人工情感比到達、人工情感機理[2]。

人工情感是人工智能領域中備受關注的一個研究方向。隨著時代的進步與發展，人類對機器人的要求原來越高，希望機器人可以更好的了解人類的思想并幫助人類。人工情感的研究目的就是探索情感在生物體中所扮演的一些角色、發展技術和方法來增強機器人的自治性、適應能力和社會交互能力[3]。即用人工的方法和技術，模仿、拓展和延伸人的情感，使機器人具有識別、理解和表達情感的能力。

（三）情感機器人

人類社會正在經歷第三次浪潮——信息革命。當今世界發展迅速，科學技術各學科和社會各行各業越來越明細化，產生了大量各種各樣的技術，形成當下“信息爆炸”的局面。在大數據情況下，社會數據處理顯得尤為重要，因此計算機技術的發展水平可以看做是信息浪潮的中心，那么人工智能（含人工情感）的發展水平就是計算機技術發展的核心，情感機器人的發展就是信息浪潮下的必然產物。

情感機器人的發展獲得了世界各國的重視，在國際上，以下幾個國家在情感機器人的研究道路上走在了世界前列，日本——舉國研究“感性工學”，1996年成立國家重點基金，各大學和研究機構積極參與，直到2015年6月，日本軟銀集團向普通顧客正式發售Pepper，情感機器人才開始進入公眾視野。美國MIT開展了對“情感計算”的研究，2008年4月展出了情感機器人“Nexi”。歐洲國家也在馬不停蹄地加快對情感信息處理的研究。在中國，我國機器人的研究始于上世紀80年代，863計劃就將機器人發展作為一個主要課題，上世紀90年代大部分研究工作是人工情感單元理論與技術的實現。哈爾濱工業大學、清華大學、中科院等都開展了對情感機器人相關的研究。2005年10月在北京召開了第一屆情感計算和智能交互國際學術會議，世界一流情感計算、人工情緒、人工心理等專家參與會議，這說明我國在人工情感等方面的研究是迅速的并且正緊隨國際潮流，達到國際一流水平。在中國龐大的生產力下，情感機器人將會很快進入民用階段，在各方面將會為中國發展提供巨大推力。

三、情感機器人在學習領域的應用探索

（一）學習領域初探

通過上文對當下低年級主流學習設備點讀機的分析，我們可以發現，點讀機的資源需要手動更新，點讀機被用來玩游戲以及單調的學習模式都是其目前的不足。點讀機的購買者主要為那些父母沒有時間陪同學習或者留守兒童家庭，點讀機的功能是充當一起學習的伙伴，但目前市面上的點讀機幾乎不能實現此功能，學習設備需要一個新的形態。在人工情感研究日益成熟的今天，世界各大公司在加速研發與生產情感機器人，目前有軟銀集團的Pepper等已經進入普通家庭，并扮演著越來越重要的角色。

當情感機器人在日常生活中輔助學習時，將大大彌補點讀機等設備帶來的不足，情感機器人在輔助學習時將扮演學習伙伴而不是簡單的播音指導，作為學習者的學習小伙伴存在，可以理解學習者的學習習慣、掌握學習者的學習態度，根據學習者的狀態調整學習模式，情感機器人同時扮演保姆角色，無時無刻保護學習者。情感機器人在教育領域將扮演越來越重要的角色。

（二）學習者特征分析

近年來，每個學校及教育機構都在倡導個性化教育，又稱個性教育，也就是培養和發展學生良好個性的教育，強調人的個性以及個體的綜合素質的發展[4]，但在龐大的人口基數下，目前很難達到預期的目標，所以越來越多的人將個性化教育放在校外學習，比如參加校區小組、興趣班等等，然而高額的費用又將是個性化教育的一大阻礙，情感機器人的出現將以低成本高效率的姿態推進個性化教育。

在對學習者進行教育之前，要對他們進行必要的特征分析。學習準備：在學習者從事新的學習時，需要對學習者原有的知識水平、原有的心理發展水平進行考慮，情感機器人將在學習初期通過與學習者的溝通觀察修改出合適的學習模式。學習風格：每個學習者都有自己一貫的帶有個性特征的學習方式和學習傾向，在這方面點讀機等當下教學輔助設備不能產生任何作用，情感機器人將會在前一段時間內摸索出學習者的學習方式并考慮在學習指導中。學習者的認知發展特征、學習起點水平、學習動機、興趣等都在教育輔助情感機器人的設計考慮之內。尤其是那些留守兒童，情感機器人在某些時間將給予留守學習者以關心與開導，防止他們性格走向歧路，所以教育輔助情感機器人將是當下學習輔助的一大趨勢，并扮演著越來越重要的角色。

（三）協作式學習

在教育用情感機器人的幫助下，學習者的學習將不是簡單的個人學習，而是協作式的學習模式。在這個模式下，教育者可以及時了解學習中的問題，做出反饋評價，及時的提出修改性的意見對各階段進行必要的調整[5]。協作式學習：通過小組或者團隊的形式組織學生進行學習的一種策略，小組成員之間在學習過程中的探索、發掘的信息及掌握的資料等都可以與其他成員共享。在日常的輔助學習當中，個人的情感機器人將會與其他學習者的情感機器人互聯，當學習遇到難點時，將會適當的創造協作式學習環境，讓學習者通過協作式學習來解決問題，并且由于情感機器人的存在，合作期間資料等信息的共享都是實時的。

四、結論

在人工智能與人工情感迅速發展的今天，當下市面上的學習輔助設備存在若干不足，情感機器人的發展是必然趨勢。通過各方面的對比我們可以發現，在教育領域，情感機器人突破了單一枯燥的學習模式，并且更加簡單的操作，更人性化的交流界面，讓每一位學習者輕松駕馭。誠然教育類情感機器人還處于研發和少量應用階段，與智能、意識等心理學科一樣，情感并沒有明確的定義，不像人類有特定的符號來進行表達[6]，但是我們必須了解到情感機器人的重要性。在不久的將來隨著技術的突破、成本的降低，情感機器人將進入家用階段，在教育領域乃至其他領域發揮其獨特的魅力。

參考文獻：

[1]Aaron Sloman.Beyond shallow models of emotion [J].Congnitive Processing，2001.

[2]毛俊鑫.基于人工情感的機器人行為決策研究[D].哈爾濱工業大學，2011.

[3]王國江，王志良，楊國亮，王玉潔，陳鋒軍.人工情感研究綜述[J].計算機應用研究，2005.

[4]崔瑞鋒，鈔秋玲.個性化教育：內涵及辨析[J].現代教育科學，2006.

[5]張曉莉，鄭穎立，馮秀琪.基于網絡的協作式學習系統的設計模式[J].中國電話教育，2003.

[6]宋亦旭，賈培發.人工情感及其應用[J].控制理論與應用，2004.