人工情感設(shè)計(jì)中模式識(shí)別背后的隱含意義

張曉

（沈陽(yáng)理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110159）

1 引言

本文所言人工情感設(shè)計(jì)依然還是基于諾依曼體系，在現(xiàn)有計(jì)算機(jī)控制機(jī)制下運(yùn)行，并盡可能與人類的正常的情感反應(yīng)相契合。從心理學(xué)角度看，情感是人對(duì)客觀事物的一種態(tài)度，反映著客觀事物與人的需要之間的關(guān)系。因?yàn)榍楦惺侵悄苤黧w生發(fā)的心理體驗(yàn)，所以目光所至，萬(wàn)物皆有情感。從外部識(shí)別對(duì)象的類別來看，既有生物體也有非生物體，既有人類也有其他生物。每一種識(shí)別對(duì)象都有不同的情感意義和情感屬性設(shè)置方法。相對(duì)非生物體和其他生物，人類自身的情感更豐富多彩。所以人工情感設(shè)計(jì)既是一個(gè)輸出的設(shè)計(jì)，也是一個(gè)輸入的設(shè)計(jì)。輸出的情感設(shè)計(jì)是內(nèi)在的情感設(shè)計(jì)，是人工智能體主動(dòng)生發(fā)或者有感于外部客觀事物而被動(dòng)生發(fā)的情感設(shè)計(jì)。輸入的情感設(shè)計(jì)則是人工智能體進(jìn)行外部模式識(shí)別時(shí)所能體會(huì)到外部事物的情感屬性。羅丹說：“世界上并不缺少美，而是缺少發(fā)現(xiàn)美的眼睛”，而本文所論及的人工情感設(shè)計(jì)就是如何設(shè)計(jì)人工智能體的這雙慧眼。

2 人工情感模式識(shí)別的意義

人類常常觸景生情而引發(fā)其情感，例如見落葉而傷秋，進(jìn)而感懷身世，觸動(dòng)自己的情緒，并逐漸脫離自身，形成一種情感。因此，在人工情感設(shè)計(jì)中，可以將文字、圖片和音頻收集處理以形成數(shù)據(jù)庫(kù)，再對(duì)相關(guān)文字、圖片和音頻資料賦予多種屬性，通過人工智能體對(duì)文字、圖片和音頻的識(shí)別來觸發(fā)相應(yīng)的情感。但是，面對(duì)紛繁復(fù)雜的外部客觀事物，人工情感設(shè)計(jì)是否需要或者能夠?qū)λ械奈淖帧D片和音頻都做情感屬性處理呢？

首先，外部客觀存在具有相似性，在分類處理的基礎(chǔ)上進(jìn)行相似性屬性設(shè)置具有一定的可行性。但是這種情境信息應(yīng)呈現(xiàn)多特征，因?yàn)橥磺榫秤|發(fā)人的情緒是多樣的，如果個(gè)體基本情感是歡愉的，觸發(fā)的情緒則側(cè)重幸福感；如果個(gè)體基本情感是沮喪的，觸發(fā)的情緒則是側(cè)重憂傷。但是人的情感又有其復(fù)雜性，所謂樂極生悲，否極泰來，面對(duì)同樣的情境也可能觸發(fā)的是相反的情緒。人工情感設(shè)計(jì)中就必須體現(xiàn)這種復(fù)雜性，而不是千篇一律地機(jī)械式應(yīng)對(duì)。其次，外部客觀存在具有易變性，在變化的過程中自然情感的應(yīng)對(duì)穩(wěn)定性對(duì)人工情感設(shè)計(jì)又提出相對(duì)的閾值要求。通常，自然情感對(duì)于外部變化的反應(yīng)常常具有滯后性。盡管時(shí)滯不同，但中樞神經(jīng)系統(tǒng)總會(huì)或快或慢地思考后再觸發(fā)情緒的產(chǎn)生和變化。因此，人工情感設(shè)計(jì)并不總是需要跟蹤外部客觀存在的瞬時(shí)變化而亦步亦趨地進(jìn)行函數(shù)傳遞設(shè)計(jì)，可以通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立數(shù)學(xué)模型的閾值設(shè)置來調(diào)整情緒觸發(fā)的界限，盡管這個(gè)界限可能是時(shí)變的，突觸時(shí)延和突觸強(qiáng)度也可能是變量。所以情感設(shè)計(jì)的模型，無論是從輸入端和輸出端都要進(jìn)行變量控制，以求得更接近現(xiàn)實(shí)的設(shè)計(jì)結(jié)果。

同時(shí)也應(yīng)看到人工情感總體設(shè)計(jì)上維持可控性有其實(shí)際應(yīng)用意義，相對(duì)自然情感的不易控制，這一點(diǎn)恰恰是人工情感設(shè)計(jì)的最大特點(diǎn)。所以現(xiàn)階段的情感設(shè)計(jì)，從情感的輸入和輸出的角度看，重點(diǎn)仍然在輸入端，即對(duì)外部客觀存在的識(shí)別機(jī)制設(shè)計(jì)。當(dāng)然，這種識(shí)別機(jī)制存在著必須既有個(gè)性又有統(tǒng)一的矛盾。采用數(shù)據(jù)式的存取機(jī)制，必然帶來的是固定反應(yīng)，如果需要不同的反應(yīng)，就應(yīng)建立不同的反應(yīng)機(jī)制模型，這些模型應(yīng)基于現(xiàn)有的算法，并與人腦的情感機(jī)制盡可能吻合。模式識(shí)別技術(shù)的研究主旨在于形成人工智能的視覺能力。但是，人類情感的變化并不是僅僅像看到一幅畫那么簡(jiǎn)單，對(duì)于所視情境的情感分析是不由自主的生物本能。因此人工智能體對(duì)情境及其隱含的信息必須建立相關(guān)聯(lián)系。由此而來對(duì)情境靜態(tài)和動(dòng)態(tài)信息的檢測(cè)、分析、傳輸、存儲(chǔ)、壓縮、重建都必須與情感相關(guān)聯(lián)，而情感關(guān)聯(lián)的重點(diǎn)在于關(guān)注和揭示識(shí)別對(duì)象的情感的隱藏性和偽裝性，這是造成情感識(shí)別錯(cuò)誤或失效的重要原因。

通常，人類體驗(yàn)?zāi)硞€(gè)情境時(shí)，該情境的形態(tài)會(huì)立刻與其頭腦中既有知覺產(chǎn)生選擇性的檢索，這種檢索的選擇性與生物體當(dāng)時(shí)的情感狀態(tài)有關(guān)，使其傾向形成當(dāng)前情感所關(guān)注的信息，并形成反饋來指導(dǎo)自己的行為。所以模式識(shí)別的不僅僅是物像，更要識(shí)別物像背后隱藏的相關(guān)信息。這種隱藏的相關(guān)信息，部分可以通過物像的屬性設(shè)置來完成，但是還有很多信息需要進(jìn)一步收集和整合。例如，人的表情主要有三種方式：面部表情、語(yǔ)言聲調(diào)表情和身體姿態(tài)表情。通過面部模式識(shí)別、語(yǔ)音模式識(shí)別等相關(guān)技術(shù)，每個(gè)表情背后的情感屬性被設(shè)置后都可被識(shí)別、標(biāo)記，從而完成情感從感覺到知覺的篩選和整合。但是喜怒不形于色的情境并不少見，那些隱藏的更深的信息通過屬性設(shè)置也并不容易被窮盡，因此造成模式識(shí)別的失效。此外，出于不同目的，人類或其他生物體也會(huì)偽裝自己真實(shí)情感，從而導(dǎo)致模式識(shí)別結(jié)果的偏離。

人工情感設(shè)計(jì)和情感識(shí)別一個(gè)共同點(diǎn)是情感表達(dá)應(yīng)是真實(shí)的，是真情實(shí)感，如果是虛假的，情感就失去了意義。當(dāng)人們看舞臺(tái)表演，觀眾席上流淚的人是真實(shí)的還是虛假的？如果是真實(shí)的，會(huì)讓大家感同身受；如果是導(dǎo)演安排的演托，會(huì)讓大家覺得側(cè)目。這與演員的表演是不同的，盡管是預(yù)設(shè)情景，但那是說好的表演，大家都知道是虛假的，演員是瘋子，觀眾是傻子，大家都是主動(dòng)對(duì)號(hào)入座去共同經(jīng)歷，不存在欺騙。所以人工情感設(shè)計(jì)和情感識(shí)別的一個(gè)重要原則是非偽原則，如果人工情感是一種程序性的情感表達(dá)，可能就很難觸動(dòng)人類自己，因?yàn)閺哪撤N意義來說，它不是真情實(shí)感，是一種心理欺騙，這和人們的主觀需求是背道而馳的，引起的是自然而然的反感。所以情感模式識(shí)別的首要意義是識(shí)別真實(shí)的情感，而真實(shí)和虛假又是相對(duì)的，取決于雙方共同的設(shè)定，所以真實(shí)和虛假的一個(gè)重要的原則應(yīng)是是否有欺騙，沒有欺騙，真實(shí)和虛假都可以觸發(fā)積極的情感，反之，觸發(fā)的就是消極的情感。

3 人工情感模式識(shí)別的特點(diǎn)

為了更有效地完成情感的模式識(shí)別，在情感設(shè)計(jì)中應(yīng)力求面部識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別和姿態(tài)識(shí)別相統(tǒng)一，情感模式識(shí)別應(yīng)和識(shí)別對(duì)象的時(shí)間屬性和空間屬性相結(jié)合，情感模式識(shí)別應(yīng)與識(shí)別對(duì)象的文化素質(zhì)相結(jié)合。

面部識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別和姿態(tài)識(shí)別相統(tǒng)一，可以充分收集識(shí)別對(duì)象更多的分析素材。面部識(shí)別主要包括臉部、嘴部、眼睛、眉毛和鼻子，各部位的動(dòng)作和肌肉收縮與舒張與情感的變換密切相關(guān)，解讀、分析和判斷是面部識(shí)別中與情感設(shè)計(jì)密切相關(guān)的重要步驟。語(yǔ)音識(shí)別不僅要解讀說話的意思，更要通過聲音的高低、語(yǔ)速的快慢、音色的轉(zhuǎn)換，并結(jié)合語(yǔ)言習(xí)慣、環(huán)境影響等因素，探尋語(yǔ)義中滲透的真實(shí)情感。姿態(tài)識(shí)別的重點(diǎn)在坐姿、頭部、手勢(shì)和腿部，通過肢體語(yǔ)言理解識(shí)別對(duì)象的真實(shí)情感表達(dá)。面部、語(yǔ)音和姿態(tài)在情感表達(dá)上既有相互統(tǒng)一性，也有相對(duì)的獨(dú)立性。當(dāng)人類意圖隱藏或偽裝自己的真實(shí)情感時(shí)，總會(huì)著力于面部、語(yǔ)音和姿態(tài)的修飾及協(xié)同轉(zhuǎn)換，但這種修飾通常有機(jī)械、刻板的特征，面部、語(yǔ)音和姿態(tài)三者轉(zhuǎn)換因?yàn)槭菑?qiáng)制轉(zhuǎn)換，相對(duì)于自然轉(zhuǎn)換，在動(dòng)作的連貫性、協(xié)調(diào)性上會(huì)有明顯差異。分析和判斷這些差異涉及的情感因素，理清真實(shí)的情感脈絡(luò)，即可為正確的解讀情感提供有力的佐證。

情感模式識(shí)別應(yīng)和識(shí)別對(duì)象的時(shí)間屬性和空間屬性相結(jié)合，可以通過情感的相對(duì)穩(wěn)定性來剝離干擾因素。情緒與情感是心理學(xué)上相互關(guān)聯(lián)又有區(qū)別的兩個(gè)概念，一般因外部情境的變化，情緒會(huì)隨之產(chǎn)生或消失，因此情緒是相對(duì)不穩(wěn)定、不確切的一種心理狀態(tài)。因此，瞬時(shí)或短時(shí)內(nèi)采集的識(shí)別數(shù)據(jù)更多的與情緒相關(guān)，在周遭環(huán)境變化的初始階段也更多的是引起情緒上的波動(dòng)。相對(duì)于情緒化的外部表現(xiàn)，情感則是相對(duì)穩(wěn)定的、理性的。由于情感的形成具有歷史沉淀性，一旦形成某種情感，就不會(huì)被外部事物輕易改變，其觀察、分析、處理問題的角度在潛移默化中受到情感的支配并體現(xiàn)出相對(duì)的穩(wěn)定性。因此，適當(dāng)?shù)臅r(shí)延有助于收集識(shí)別對(duì)象更多趨于穩(wěn)定的情感信息。針對(duì)同一識(shí)別對(duì)象在不同情境中的表現(xiàn)進(jìn)行綜合分析，更有利于把握識(shí)別對(duì)象的情感本質(zhì)，去偽存真。在模式識(shí)別的模型建立過程中，應(yīng)綜合運(yùn)用時(shí)域和頻域分析方法，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間段內(nèi)通過對(duì)累積素材的整理和分析，揭示出真實(shí)的情感脈絡(luò)。

情感模式識(shí)別應(yīng)和識(shí)別對(duì)象的文化素質(zhì)相結(jié)合，可以在情感層次上提高模式識(shí)別的區(qū)分度。按照馬斯洛的需求層次理論，情感需求為較高級(jí)需求，而情感本身也有層次之分。情感更多時(shí)候是作為個(gè)體的人對(duì)周圍世界的獨(dú)特反應(yīng)，個(gè)體的成長(zhǎng)歷程、教育程度、社會(huì)閱歷共同構(gòu)成其文化背景，而文化背景不同，看待外部事物的角度就不同，感同身受的理解就不同，因此形成的情感反應(yīng)自然也不同。文化是情感的重要內(nèi)涵，情感又可看成是文化的外延。真正把握和理解情感的本質(zhì)和情感的轉(zhuǎn)換，必須與識(shí)別對(duì)象的綜合文化素質(zhì)建立準(zhǔn)確的聯(lián)系。實(shí)際上，情感是建筑在一定的文化基礎(chǔ)之上，不具備一定的文化修養(yǎng)就難以理解相應(yīng)的情感，也難以產(chǎn)生相應(yīng)的情感。所以情感的模式識(shí)別應(yīng)該對(duì)識(shí)別對(duì)象進(jìn)行必有的層級(jí)分類，不同的層級(jí)應(yīng)對(duì)同一情境進(jìn)行差異化的分析，進(jìn)而形成差異化的情感反應(yīng)，通過對(duì)識(shí)別對(duì)象不同層級(jí)的設(shè)置、理解、判斷，輸出更接近識(shí)別對(duì)象真實(shí)情感的結(jié)果。

自然情感的多樣性決定了情感識(shí)別的分散性，但人工情感設(shè)計(jì)仍然需要情感識(shí)別的大數(shù)據(jù)。因此，情感識(shí)別數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)依然有其特定的意義。比如各類調(diào)查統(tǒng)計(jì)中，情感因素所占比例通常加大，即使涉及硬性指標(biāo)，但硬性指標(biāo)的選擇和設(shè)置仍然有其情感屬性。如果不涉及或較少涉及硬性指標(biāo)，主觀評(píng)價(jià)占比較高，則情感設(shè)計(jì)的成分會(huì)占據(jù)顯著的位置，因此采樣人群的情感識(shí)別就顯得極為重要。情感的眾數(shù)、中數(shù)都影響著最終的識(shí)別結(jié)果。每個(gè)人都有自己的情感喜好，個(gè)人的情感喜好與大眾的情感喜好如何區(qū)分？情感是有高低層次之分，一個(gè)人的情感層次決定了其認(rèn)知水平，大眾的感情和精英的情感重疊度有多大？統(tǒng)計(jì)上應(yīng)選擇哪一個(gè)？這當(dāng)然與統(tǒng)計(jì)的目的有關(guān)，如果你的統(tǒng)計(jì)是為了迎合大眾，當(dāng)然應(yīng)選擇大眾的感情，如果統(tǒng)計(jì)的目的是為了學(xué)術(shù)，當(dāng)然相應(yīng)的專家群體的情感又必然是一個(gè)重要的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來源。所以，情感識(shí)別的分散性必須與集中性統(tǒng)一起來。

4 結(jié)語(yǔ)

探尋情感模式識(shí)別背后的隱含意義，是人工情感設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。每一個(gè)人工智能體面對(duì)客觀存在的情感反應(yīng)，有賴于設(shè)計(jì)者的情感體驗(yàn)和規(guī)劃，也與人工智能體的情感經(jīng)歷和情感學(xué)習(xí)密切相關(guān)。人工智能體的情感模式識(shí)別設(shè)計(jì)，體現(xiàn)著情感的真實(shí)性、多樣性與豐富性，也意味著人工智能體對(duì)不同外部情境的適應(yīng)性。