情感计算理论与技术1
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［D］ 顿召开第一次国际研讨会 后已连续举行多次国际会议） 。
这种计算机的特点是可以巧妙地构成日常穿戴的一部分 （如 眼镜、 手表、 项链、 手镯、 腰带、 鞋、 帽、 服装等） ， 使计算机和其 穿戴者始终保持形影不离。可穿戴计算机可为情感计算的 研究提供一个很好的研究平台， 另外情感计算的最终表现形 式可能是可穿戴计算机或植入人体的芯片， 从而将情感计 算、 移动计算和计算机融合而真正成为个性化的人机融合。 虽说情感计算是一门新兴学科， 但以往的研究也为其提供了 一定的知识积累。从情感方面来讲， 人类心理学和生理学的 研究为情感计算提供了坚实的基础； 从相关研究内容来讲， 如人脸及面部表情识别、 人脸及面部表情合成、 手语识别与 合成、 气味识别等也是学术界一直研究的重点； 同样各种医 学器械、 测谎仪等的研制成功也为情感计算提供了一定的依 据。 （3）国际上情感计算的研究简况 正在开发研究情感机 +/! 对情感计算进行全方位研究， 器人， 最终有可能人机融合。其媒体实验室与 E0 公司合作 进行情感计算的研究。 /?+ 公司的 “蓝眼计划” ， 可使计算机 知道人想干什么， 如当人的眼瞄向电视时， 它竟知道人想打 开电视机， 它便发出指令打开电视机。此外该公司还研究了 情感鼠标， 可根据手部的血压及温度等传感器感知用户的情 感。8+F 主要研究可穿戴计算机。日本在对感性信息处理 的研究中， 有众多研究单位参与， 主要集中在研究所和高校。 特别值得一提的是， 日本欧姆龙公司研制生产的机器玩具曾 风行一时， 最高价达 = CCC 美元。随后其它公司也进行机器 狗等玩具的生产。显然情感计算的研究不仅具有重要的科 学和学术价值， 也存在着巨大的商机， 有很好的经济效益。 （G）国内研究状况
系统工程与电子技术 第 !" 卷 第 # 期
文章编号： （!778） ;77; "7<? 7# 7>7" 7" ! ! !
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即情感计算是关于情感、 情感产生以及影响情感方面的计 算。 目前情感计算的研究普遍受到学术界和企业界的关注， 国际知名公司， 如 /?+ 和 ?2’(’@" !#A#&%9 等均成立了专门的 情感计算研究小组。国际知名大学也纷纷建立情感计算研 究小组。总的来说， 情感计算的研究均处于起步阶段。 +/! 目前的工作侧重于有关情感信号的获取 （如各类传感器的研 制） 、 情感计算的应用和可穿戴计算机。日本学者的研究侧 重于感性信息处理 （ B1,@#’ ’,*%291(’%, :2%&#@@’,<） 方面。在情 感计算的研究过程中， 与之密切相关的可穿戴计算机的研究 近几年来也得到了迅猛的发展 （于 3445 年 3C 月在美国波士
: 引
言
人类的智能中是不需要的， 相反情感在认知和人机交互中起 着关键性的作用。让计算机具有情感实质上就是让计算机 在与人类的交互中具有智能的和敏感的能力。目前的计算 机从原理上讲主要是基于逻辑推理式系统， 根本不存在情感 能力， 人工智能也只是逻辑推理能力的体现。如果将计算机 赋予类似于人类的情感能力， 能够感知和表达情感， 那么人 与自然、 人与机器就能够达成一种和谐， 人类就可以放弃利 用键盘、 鼠标等毫无知觉的交互方式， 自由地与机器进行交 流， 机器也可能成为朋友、 伙伴， 这对于某些病人或某些残疾 人来说是极有意义的， 可以说情感计算是建立这种和谐人机 环境的基础之一。
此， 赋予计算机情感能力并让计算机能够理解和表达情感的 研究、 探讨引起了计算机界许多人士的兴趣。这方面的工作 首推美国 +/! 媒体实验室 0’&12- 教授领导研究小组的工作。 情感计算一词也首先 由 0’&12- 教 授 于 3445 年 出 版 的 专 著
［= > 5］ （ 情感计算） ” 中提出并给出了定义， “6**#&(’7# 8%9:;(’,<
情感计算理论与技术
罗森林，潘丽敏
（北京理工大学电子工程系，北京 ;777:7）
摘 要：情感计算是关于情感、 情感产生以及影响情感方面的计算， 其目的是赋予计算机识别、 理解、 表达和适
应人情感的能力。让计算机具有情感也就是让计算机具有智能。 “问题并不是智能机器是否能有情感， 而是智能 的机器怎么能没有情感” 的问题， 情感计算是建立和谐人@机环境的基础之一。旨在紧跟国际高技术前沿， 介绍有关 情感计算的发展、 应用、 研究内容和关键技术。可穿戴计算机和后 AB 时的芯片式计算机将为情感计算提供方便的 研究平台和表现形式， 情感计算将有巨大的发展潜力和应用价值。 关键词：情感计算；可穿戴计算机；和谐人@机环境 中图分类号：CA8:# 文献标识码：D
系统工程与电子技术 ・ 4CK ・ GCC. 年 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! “!"# $%&’#() %* +’,-” 中指出， 问题不在于智能机器能否有任
收稿日期： !77! 9 7: 9 ;< 修订日期： !77! 9 ;; 9 ;8
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研究简史
让计算机具有情感能力首先是由美国 XOC 大学 X-+&S%
教授 （人工智能创始人之一） 提出的。他在 ;>:" 年的专著
基金项目： 北京市自然科学基金资助课题 （=7;87;=） 作者简介： 罗森林 （;><: 9 ） ， 博士后， 副教授， 主要研究方向为信息安全， 多媒体技术， 医学数据处理。
［.］ 何情感， 而在于机器实现智能时怎么能够没有情感 。从
国内研究主要侧重于单元理论与技术的研究与实现。 哈尔滨工业大学以高文教授为主， 研究多功能情感机， 主要 包括表情识别， 人脸识别， 人脸检测与跟踪、 手语识别、 手语 合成、 表情合成、 唇读等内容， 并与海尔公司合作研究服务机 器人。中国科学院计算技术研究所王兆其的研究组正在研 究带有表情和动作的虚拟人。北京工业大学正进行多功能 感知机同情感计算的融合研究。中国科学院自动化研究所 主要研究基于生物特征的身份验证。南京航空航天大学、 南 京机械高等专科学校研究语音情感计算。重庆大学主要研 究智能服务、 增强现实、 环境感知、 台智能手表等， 注重软件 方面的研究。海南大学主要研究军用无线局域网结构中的 可穿戴计算机。中科院心理学所、 生物所主要注重人生理 学、 心理学方面的研究。特别是中科院计算所高文教授提出 的多功能感知技术， 为情感计算的研究提供了很好的知识积 累。更为重要的是国家自然科学基金项目将和谐人机环境 中的情感计算理论研究列为 344D 年信息技术高技术探索第 六主题。这说明， 情感计算的研究在我国也逐步得到认识， 其工作也在渐渐展开。
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在日常生活、 工作、 交流、 处理事务和决策中， 人们的情 感能力同正常的理性思维和逻辑推理能力一样扮演着重要 的角色。神经生理学家 V/)/&-3 研究发现
［;］
， 由于控制逻辑
推理的大脑皮层和控制情感的边缘系统之间通道的缺损， 病 人尽管具有正常甚至超常的理性思维和逻辑推理能力， 但严 重阻碍了决策能力的运用。美国学者 W31()/+ 也认为情感 能力是人类智能的重要标志
!
情感计算的应用
情感计算的应用涉及到各行各业 （如人文艺术、 商业、 经
济、 体育、 教育、 娱乐、 卫生、 健康、 科学等） 。 0’&12- 在 +/! 媒 体实验室的技术报告中至少给出了约 HC 种应用， 如情wk.baidu.com饰 物 （饰物中设计有传感器， 可以随时获取当事人的情感信息， 根据情感信息产生相应的反应） 、 情商 （相对于智商， 情商可 能有着更重要的意义， 通过情感计算机可以研究有关人类情 商的有关问题） 、 情感教学 （教者可根据学者的情感变化， 适 当调整自己的状态和方法， 使教学质量达到最佳） 、 司机的情 感监测 （通过监测司机情感的变化， 可时刻提醒司机， 并可根 据结果自动控制） 、 情感 8I （当人高兴时， 它会自动播放快乐 的曲子， 并可根据自己的口味， 自动选曲） 、 情感玩具 （根据人 们的态度玩具自动产生相应情感的变化） 、 情感地毯 （可根据 脚的压力自动生成各种音乐等） 、 情感眼镜、 情感鼠标、 虚拟 现实中的情感真实再现等。图 3 所示为 +/! 媒体实验室研 制的情感玩具， 它可产生惊奇、 悲伤、 高兴等多种表情。图 G 所示为乐队指挥家的情感夹克衫， 这种夹克衫可使音乐更具 感情色彩。 最近由日本索尼公司推出的宠物狗， 虽说人J机之间只 能进行简单的情感交流， 但得到了人们的认可， 从而使该公 司获得了良好的经济效益。这也说明， 人类社会不仅要有人 与人、 人与自然、 人类自己的交互， 同时需要人与机之间的交 流、 情感的传递与表达。
［!］
。在决定一个人事业成功的
因素中， 情商即领会、 运用和表达情感的能力可能比传统的 智商更为重要。可以证明情感是智能的一个不可分割的部 分， 特别是在感知、 推理、 决策、 计划、 创造等方面， 同样在社 交中情感也是关键部分之一。因此心理学家和教育家重新 定义了智能， 将情感和社会能力也包括进来。可以明确地说 情感不再是人类进化的残留物或者说是人类的一种奢侈， 在
这种计算机的特点是可以巧妙地构成日常穿戴的一部分 （如 眼镜、 手表、 项链、 手镯、 腰带、 鞋、 帽、 服装等） ， 使计算机和其 穿戴者始终保持形影不离。可穿戴计算机可为情感计算的 研究提供一个很好的研究平台， 另外情感计算的最终表现形 式可能是可穿戴计算机或植入人体的芯片， 从而将情感计 算、 移动计算和计算机融合而真正成为个性化的人机融合。 虽说情感计算是一门新兴学科， 但以往的研究也为其提供了 一定的知识积累。从情感方面来讲， 人类心理学和生理学的 研究为情感计算提供了坚实的基础； 从相关研究内容来讲， 如人脸及面部表情识别、 人脸及面部表情合成、 手语识别与 合成、 气味识别等也是学术界一直研究的重点； 同样各种医 学器械、 测谎仪等的研制成功也为情感计算提供了一定的依 据。 （3）国际上情感计算的研究简况 正在开发研究情感机 +/! 对情感计算进行全方位研究， 器人， 最终有可能人机融合。其媒体实验室与 E0 公司合作 进行情感计算的研究。 /?+ 公司的 “蓝眼计划” ， 可使计算机 知道人想干什么， 如当人的眼瞄向电视时， 它竟知道人想打 开电视机， 它便发出指令打开电视机。此外该公司还研究了 情感鼠标， 可根据手部的血压及温度等传感器感知用户的情 感。8+F 主要研究可穿戴计算机。日本在对感性信息处理 的研究中， 有众多研究单位参与， 主要集中在研究所和高校。 特别值得一提的是， 日本欧姆龙公司研制生产的机器玩具曾 风行一时， 最高价达 = CCC 美元。随后其它公司也进行机器 狗等玩具的生产。显然情感计算的研究不仅具有重要的科 学和学术价值， 也存在着巨大的商机， 有很好的经济效益。 （G）国内研究状况
系统工程与电子技术 第 !" 卷 第 # 期
文章编号： （!778） ;77; "7<? 7# 7>7" 7" ! ! !
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人类的智能中是不需要的， 相反情感在认知和人机交互中起 着关键性的作用。让计算机具有情感实质上就是让计算机 在与人类的交互中具有智能的和敏感的能力。目前的计算 机从原理上讲主要是基于逻辑推理式系统， 根本不存在情感 能力， 人工智能也只是逻辑推理能力的体现。如果将计算机 赋予类似于人类的情感能力， 能够感知和表达情感， 那么人 与自然、 人与机器就能够达成一种和谐， 人类就可以放弃利 用键盘、 鼠标等毫无知觉的交互方式， 自由地与机器进行交 流， 机器也可能成为朋友、 伙伴， 这对于某些病人或某些残疾 人来说是极有意义的， 可以说情感计算是建立这种和谐人机 环境的基础之一。
此， 赋予计算机情感能力并让计算机能够理解和表达情感的 研究、 探讨引起了计算机界许多人士的兴趣。这方面的工作 首推美国 +/! 媒体实验室 0’&12- 教授领导研究小组的工作。 情感计算一词也首先 由 0’&12- 教 授 于 3445 年 出 版 的 专 著
［= > 5］ （ 情感计算） ” 中提出并给出了定义， “6**#&(’7# 8%9:;(’,<
情感计算理论与技术
罗森林，潘丽敏
（北京理工大学电子工程系，北京 ;777:7）
摘 要：情感计算是关于情感、 情感产生以及影响情感方面的计算， 其目的是赋予计算机识别、 理解、 表达和适
应人情感的能力。让计算机具有情感也就是让计算机具有智能。 “问题并不是智能机器是否能有情感， 而是智能 的机器怎么能没有情感” 的问题， 情感计算是建立和谐人@机环境的基础之一。旨在紧跟国际高技术前沿， 介绍有关 情感计算的发展、 应用、 研究内容和关键技术。可穿戴计算机和后 AB 时的芯片式计算机将为情感计算提供方便的 研究平台和表现形式， 情感计算将有巨大的发展潜力和应用价值。 关键词：情感计算；可穿戴计算机；和谐人@机环境 中图分类号：CA8:# 文献标识码：D
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让计算机具有情感能力首先是由美国 XOC 大学 X-+&S%
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［.］ 何情感， 而在于机器实现智能时怎么能够没有情感 。从
国内研究主要侧重于单元理论与技术的研究与实现。 哈尔滨工业大学以高文教授为主， 研究多功能情感机， 主要 包括表情识别， 人脸识别， 人脸检测与跟踪、 手语识别、 手语 合成、 表情合成、 唇读等内容， 并与海尔公司合作研究服务机 器人。中国科学院计算技术研究所王兆其的研究组正在研 究带有表情和动作的虚拟人。北京工业大学正进行多功能 感知机同情感计算的融合研究。中国科学院自动化研究所 主要研究基于生物特征的身份验证。南京航空航天大学、 南 京机械高等专科学校研究语音情感计算。重庆大学主要研 究智能服务、 增强现实、 环境感知、 台智能手表等， 注重软件 方面的研究。海南大学主要研究军用无线局域网结构中的 可穿戴计算机。中科院心理学所、 生物所主要注重人生理 学、 心理学方面的研究。特别是中科院计算所高文教授提出 的多功能感知技术， 为情感计算的研究提供了很好的知识积 累。更为重要的是国家自然科学基金项目将和谐人机环境 中的情感计算理论研究列为 344D 年信息技术高技术探索第 六主题。这说明， 情感计算的研究在我国也逐步得到认识， 其工作也在渐渐展开。
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情感计算的应用
情感计算的应用涉及到各行各业 （如人文艺术、 商业、 经
济、 体育、 教育、 娱乐、 卫生、 健康、 科学等） 。 0’&12- 在 +/! 媒 体实验室的技术报告中至少给出了约 HC 种应用， 如情wk.baidu.com饰 物 （饰物中设计有传感器， 可以随时获取当事人的情感信息， 根据情感信息产生相应的反应） 、 情商 （相对于智商， 情商可 能有着更重要的意义， 通过情感计算机可以研究有关人类情 商的有关问题） 、 情感教学 （教者可根据学者的情感变化， 适 当调整自己的状态和方法， 使教学质量达到最佳） 、 司机的情 感监测 （通过监测司机情感的变化， 可时刻提醒司机， 并可根 据结果自动控制） 、 情感 8I （当人高兴时， 它会自动播放快乐 的曲子， 并可根据自己的口味， 自动选曲） 、 情感玩具 （根据人 们的态度玩具自动产生相应情感的变化） 、 情感地毯 （可根据 脚的压力自动生成各种音乐等） 、 情感眼镜、 情感鼠标、 虚拟 现实中的情感真实再现等。图 3 所示为 +/! 媒体实验室研 制的情感玩具， 它可产生惊奇、 悲伤、 高兴等多种表情。图 G 所示为乐队指挥家的情感夹克衫， 这种夹克衫可使音乐更具 感情色彩。 最近由日本索尼公司推出的宠物狗， 虽说人J机之间只 能进行简单的情感交流， 但得到了人们的认可， 从而使该公 司获得了良好的经济效益。这也说明， 人类社会不仅要有人 与人、 人与自然、 人类自己的交互， 同时需要人与机之间的交 流、 情感的传递与表达。
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