2015-2016学年第一学期《人机交互的软件工程方法》课程大作业学生姓名熊利学号**********所属学院信息工程学院班级计算机17-5授课教师范振岐塔里木大学教务处制浅谈情感计算——人机交互技术新前景摘要：情感在人类的认识和人机交互中起着关键性的作用．具有情感能力的计算机就是让计算机能够在和人类相处时更有智能、更为敏感和更为和谐和亲切。

情感研究的进展与展望如何，情感计算的应用等都将是本文探讨的内容。

关键字：情感计算；人机交互；应用；展望目录1引言................................................................ - 1 - 2情感计算的发展与展望................................................ - 1 - 3情感计算的具体研究内容.............................................. - 2 - 4情感计算的基本内容.................................................. - 4 - 5情感模型的描述语言.................................................. - 6 - 6情感计算在人机交互设计中的应用...................................... - 8 -6.1人机界面设计................................................... - 8 -6.2人机接口设计................................................... - 8 -6.3智能型教学代理人............................................... - 8 - 7情感计算的延伸应用.................................................. - 9 - 8总结............................................................... - 10 - 参考文献............................................................. - 10 -1引言情感计算的概念是在1997年由MIT媒体实验室Picard教授提出，她指出情感计算是与情感相关，来源于情感或能够对情感施加影响的计算。

中国科学院自动化研究所的胡包刚等人也通过自己的研究，提出了对情感计算的定义：“情感计算的目的是通过赋予计算机识别、理解、表达和适应人的情感的能力来建立和谐人机环境，并使计算机具有更高的、全面的智能”。

2情感计算的发展与展望情感计算研究的提出最早可以追溯到20世纪90年代初，耶鲁大学心理系的Salovey 教授提出了情感智能的概念，开展了一系列的研究。

该概念随后被Goleman发展为与智商(IQ)相对的情商(EQ)，并随着Goleman的畅销书而迅速流行，在心理、认知、计算机等领域掀起了一个研究情感智能的小高潮。

MIT的Picard教授根据这些新的概念和研究方向，于1997年出版了《情感计算》一书，希望赋予智能机器感知、理解和表达情感的能力。

很显然，开展认知科学研究不仅仅是为了满足人类智慧上的好奇心，更重要的是服务于人类，提高人类的生活质量。

情感计算有广泛的应用前景。

计算机通过对人类的情感进行获取、分类、识别和响应，进而可以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，甚至帮助人们理解自己和他人的情感世界。

计算机的情感化设计能帮助我们增加使用设备的安全性，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。

在信息检索中，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确度和效率。

在电子商务领域，在设计购物网站和股票交易网站等时充分利用人的情感因素的作用，以改变客流量。

针对人的肢体运动，可以设计一系列运动和身体信息捕获设备，例如，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感状态，并提出适时警告。

多模式的情感交互技术能构筑更贴近人们生活的智能空间或虚拟场景，而机器人、智能玩具、游戏等产业则能构筑出更加拟人化的风格和更加逼真的场景。

情感计算是一个高度综合化的研究和技术领域。

通过计算科学与心理科学、认知科学的结合，研究人与人交互、人与计算机交互过程中的情感特点，设计具有情感反馈的人与计算机的交互环境，将有可能实现人与计算机的情感交互。

情感计算研究将不断加深对人的情感状态和机制的理解，并提高人与计算机界面的和谐性，即提高计算机感知情境，理解人的情感和意图，作出适当反应的能力。

进入新世纪以后，特别是近年来，随着普适计算、人本计算、社会计算等概念和研究方向的提出，自然的人机交互日益成为各研究领域的研究内容和目标，情感计算也自然地成为各学科共同关注的热点、焦点。

中国国家自然科学基金委也不失时机地支持了“情感计算理论与方法”的研究。

情感计算从本质上，是一个典型的模式识别问题。

智能机器通过多种传感器，获取人的表情、姿态、手势、语音、语调、血压、心率等各种数据，结合当时的环境、语境、情境等上下文信息，识别和理解人的情感。

在实际的自然交互系统中，智能机器还需要对上述信息作出及时的、恰当的、情感化的反应。

情感之间距离的定义和计算方法是情感计算的核心问题，例如需要定义和计算“微笑、笑、大笑、狂笑”之间的距离，以便把它们分别聚类，从而使系统能够识别出不同程度的笑。

遗憾的是，目前情感计算的研究还只能对情感进行粗分类，即识别7种典型的情感。

目前，我国在情感计算这一领域的研究主要在人脸识别。

这一方面是因为人脸表情容易获取，易于分析处理，其成果具有重要的应用前景等；另一方面，也反映了情感计算研究的一个普遍的问题，即尽管人类是通过表情、语言、动作等各种信息的融合，识别和理解情感，但是，当前多模态情感数据获取、分析、融合、识别和理解，以及情景等上下文信息的融合依然是情感计算研究中富有挑战性的课题。

实现具有情感反馈的自然的人机交互是情感计算研究的最终目标，这需要在上述情感理解的基础上，研究人类情感反馈和表达的机制，建立模型。

目前国内的研究成果已有基于已有的情绪模型，提出了虚拟人的认知结构，建立了一种新的基于动机驱动的自主情绪模型。

清华大学戴振龙的论文则介绍了一种人脸表情的合成方法，能够生成具有细微表情动作的虚拟说话人。

可以看出，这方面的研究在国际上依然是自然交互领域的一个新兴的方向，面临着许多挑战性的问题，具有广阔的发展前景。

3情感计算的具体研究内容让计算机具有情感能力首先是由美国MIT大学Minsky教授（人工智能创始人之一）提出的。

他在1985年的专著《The Society of Mind》中指出，问题不在于智能机器能否有任何情感，而在于机器实现智能时怎么能够没有情感。

从此，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MIT媒体实验室Picard教授领导研究小组的工作。

情感计算一词也首先由Picard教授于1997年出版的专著《Affective Computing》中提出并给出了定义，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IBM和British Telecom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。

MIT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1997年10月在美国波士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。

目前人工智能的研究发展已经达到了较高的水平，同时它的研究内容也在逐步扩展和延伸。

对人的情感和认知的研究是人工智能的高级阶段，它的研究将会大大促进拟人控制理论、情感机器人、人性化的商品设计和市场开发等方面的进展，为最终营造一个人与人、人与机器和谐的社会环境做出贡献。

心理学家认为，人工智能下一个重大突破性的发展可能来自与其说赋予机器更多的逻辑智能，倒不如说赋予计算机更多的情感智能。

对人的情感和认知的研究是在人工智能理论框架下的一个质的进步。

因为从广度上讲它扩展并包容了感情智能，从深度上讲感情智能在人类智能思维与反应中体现了一种更高层次的智能。

对人的情感和认知的研究必将为计算机的未来应用展现一种全新的方向。

在这个领域的研究中主要包括情感计算（Affective Computing）、人工心理（Artificail Psychology）和感性工学（Kansei Engineering）等。

根据情感计算的过程．可将情感计算的研究内容分为以下九个方面：情感机理、情感信息的获取、情感模式识别、情感的建模与理解、情感的合成与表达、情感计算的应用、情感计算机的接口、情感的传递与交流和可穿戴计算机。

从人类情感的交流过程来讲，情感计算的研究可分为四步：通过传感器直接或间接与人接触获得情感信息：通过建立模型对情感信息进行分析与识别；对分析结果进行推理达到感性的理解；将理解结果通过合理的方式表达出来。

也就完成了情感交流的全过程。

根据上述过程，情感计算的研究内容主要应包括：情感信号的获取、情感信息的分析与识别、情感信息的理解和情感的表达。

情感信号的获取现在主要通过一些采集输入设备提取人的面部表情、语音语调和肢体动作，也就是特征提取。

此外通过测量人的一些生理反应包括心率、血压的舒张压和收缩压、脉搏、瞳孔扩大、呼吸、皮肤导电、荷尔蒙胆汁的分泌以及皮色和体温等用于情感状态的识别理解。