[科普中國]-情感計(jì)算

情感計(jì)算的概念是在1997年由MIT媒體實(shí)驗(yàn)室Picard教授提出，她指出情感計(jì)算是與情感相關(guān)，來源于情感或能夠?qū)η楦惺┘佑绊懙挠?jì)算。中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所的胡包剛等人也通過自己的研究，提出了對情感計(jì)算的定義：“情感計(jì)算的目的是通過賦予計(jì)算機(jī)識別、理解、表達(dá)和適應(yīng)人的情感的能力來建立和諧人機(jī)環(huán)境，并使計(jì)算機(jī)具有更高的、全面的智能”。

產(chǎn)生背景在較長一段時(shí)期內(nèi)，情感一直位于認(rèn)知科學(xué)研究者的視線以外。直到20世紀(jì)末期，情感作為認(rèn)知過程重要組成部分的身份才得到了學(xué)術(shù)界的普遍認(rèn)同。當(dāng)代的認(rèn)知科學(xué)家們把情感與知覺、學(xué)習(xí)、記憶、言語等經(jīng)典認(rèn)知過程相提并論，關(guān)于情感本身及情感與其他認(rèn)知過程間相互作用的研究成為當(dāng)代認(rèn)知科學(xué)的研究熱點(diǎn)，情感計(jì)算（ affective computing ）也成為一個(gè)新興研究領(lǐng)域。

眾所周知，人隨時(shí)隨地都會(huì)有喜怒哀樂等情感的起伏變化。那么在人與計(jì)算機(jī)交互過程中，計(jì)算機(jī)是否能夠體會(huì)人的喜怒哀樂，并見機(jī)行事呢？情感計(jì)算研究就是試圖創(chuàng)建一種能感知、識別和理解人的情感，并能針對人的情感做出智能、靈敏、友好反應(yīng)的計(jì)算系統(tǒng)，即賦予計(jì)算機(jī)像人一樣的觀察、理解和生成各種情感特征的能力。

目前情感計(jì)算研究面臨的挑戰(zhàn)還很多，例如，情感信息的獲取與建模問題，情感識別與理解問題，情感表達(dá)問題，以及自然和諧的人性化和智能化的人機(jī)交互的實(shí)現(xiàn)問題。顯然，為解決上述問題，我們需要知道人是如何感知環(huán)境的，人會(huì)產(chǎn)生什么樣的情感和意圖，人如何作出恰當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。而人類的情感交流是個(gè)非常復(fù)雜的過程，不僅受時(shí)間、地點(diǎn)、環(huán)境、人物對象和經(jīng)歷的影響，而且有表情、語言、動(dòng)作或身體的接觸。因此，在人和計(jì)算機(jī)的交互過程中，計(jì)算機(jī)需要捕捉關(guān)鍵信息，識別使用者的情感狀態(tài)，覺察人的情感變化，利用有效的線索選擇合適的使用者模型（依據(jù)使用者的操作方式、表情特點(diǎn)、態(tài)度喜好、認(rèn)知風(fēng)格、知識背景等構(gòu)建的模型），并對使用者情感變化背后的意圖形成預(yù)期，進(jìn)而激活相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，及時(shí)主動(dòng)地提供使用者需要的新信息。

情感計(jì)算研究的發(fā)展在很大程度上依賴于心理科學(xué)和認(rèn)知科學(xué)對人的智能和情感研究取得新進(jìn)展。心理學(xué)研究表明，情感是人與環(huán)境之間某種關(guān)系的維持或改變，當(dāng)客觀事物或情境與人的需要和愿望符合時(shí)會(huì)引起人積極肯定的情感，而不符合時(shí)則會(huì)引起人消極否定的情感。情感具有三種成分：主觀體驗(yàn)（個(gè)體對不同情感狀態(tài)的自我感受）、外部表現(xiàn)（在情感狀態(tài)發(fā)生時(shí)身體各部分的動(dòng)作量化形式，即表情）和生理喚醒（情感產(chǎn)生的生理反應(yīng)）。從生物進(jìn)化的角度我們可以把人的情緒分為基本情緒和復(fù)雜情緒。基本情緒是先天的，具有獨(dú)立的神經(jīng)生理機(jī)制、內(nèi)部體驗(yàn)和外部表現(xiàn)，以及不同的適應(yīng)功能。人有五種基本情緒，它們分別是當(dāng)前目標(biāo)取得進(jìn)展時(shí)的快樂，自我保護(hù)的目標(biāo)受到威脅時(shí)的焦慮，當(dāng)前目標(biāo)不能實(shí)現(xiàn)時(shí)的悲傷，當(dāng)前目標(biāo)受挫或遭遇阻礙時(shí)的憤怒，以及與味覺（味道）目標(biāo)相違背的厭惡。而復(fù)雜情緒則是由基本情緒的不同組合派生出來的。

情感是一種內(nèi)部的主觀體驗(yàn)，但總是伴隨著某種表情。表情包括面部表情（面部肌肉變化所組成的模式），姿態(tài)表情（身體其他部分的表情動(dòng)作）和語調(diào)表情（言語的聲調(diào)、節(jié)奏和速度等方面的變化）。這三種表情也被稱為體語，構(gòu)成了人類的非言語交往方式。面部表情不僅是人們常用的較自然的表現(xiàn)情感的方式，也是人們鑒別情感的主要標(biāo)志。通過使用特定的儀器，我們可以對面部的微小表情變化進(jìn)行研究，甚至可以區(qū)分真笑和假笑：人在真笑時(shí)面頰上升，眼周圍的肌肉堆起，大腦左半球的電活動(dòng)增加；而人在假笑時(shí)僅有嘴唇的肌肉活動(dòng)，下顎下垂，大腦左半球的電活動(dòng)不明顯。臉部運(yùn)動(dòng)編碼系統(tǒng)FACS通過不同編碼和運(yùn)動(dòng)單元的組合，可以在臉部形成復(fù)雜的表情變化，其成果已經(jīng)被應(yīng)用于人臉表情的自動(dòng)識別與合成。

人的姿態(tài)即身體表情，一般伴隨著交互過程而發(fā)生變化，并表達(dá)著一些信息。

語調(diào)表情是通過語音的高低、強(qiáng)弱、抑揚(yáng)頓挫來表達(dá)說話人的情感。在人際交往中，語音是人們最直接的交流通道。

在情感計(jì)算研究中還可以使用很多種生理指標(biāo)，例如，皮質(zhì)醇水平，心率，血壓，呼吸，皮膚電活動(dòng)，掌汗，瞳孔直徑，事件相關(guān)電位，腦電EEG等。研究發(fā)現(xiàn)，驚反射可用作測量情感愉悅度的生理指標(biāo)，而皮膚電反應(yīng)可用作測量情感生理喚醒程度的生理指標(biāo)。

很顯然，開展認(rèn)知科學(xué)研究不僅僅是為了滿足人類智慧上的好奇心，更重要的是服務(wù)于人類，提高人類的生活質(zhì)量。情感計(jì)算有廣泛的應(yīng)用前景。計(jì)算機(jī)通過對人類的情感進(jìn)行獲取、分類、識別和響應(yīng)，進(jìn)而可以幫助使用者獲得高效而又親切的感覺，并有效減輕人們使用電腦的挫敗感，甚至幫助人們理解自己和他人的情感世界。計(jì)算機(jī)的情感化設(shè)計(jì)能幫助我們增加使用設(shè)備的安全性，使經(jīng)驗(yàn)人性化，使計(jì)算機(jī)作為媒介進(jìn)行學(xué)習(xí)的功能達(dá)到最佳化。

情感計(jì)算是一個(gè)高度綜合化的研究和技術(shù)領(lǐng)域。通過計(jì)算科學(xué)與心理科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)的結(jié)合，研究人與人交互、人與計(jì)算機(jī)交互過程中的情感特點(diǎn)，設(shè)計(jì)具有情感反饋的人與計(jì)算機(jī)的交互環(huán)境，將有可能實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)的情感交互。情感計(jì)算研究將不斷加深對人的情感狀態(tài)和機(jī)制的理解，并提高人與計(jì)算機(jī)界面的和諧性，即提高計(jì)算機(jī)感知情境，理解人的情感和意圖，作出適當(dāng)反應(yīng)的能力。1

人機(jī)交互傳統(tǒng)的人機(jī)交互，主要通過鍵盤、鼠標(biāo)、屏幕等方式進(jìn)行，只追求便利和準(zhǔn)確，無法理解和適應(yīng)人的情緒或心境。而如果缺乏這種情感理解和表達(dá)能力，就很難指望計(jì)算機(jī)具有類似人一樣的智能，也很難期望人機(jī)交互做到真正的和諧與自然。由于人類之間的溝通與交流是自然而富有感情的，因此，在人機(jī)交互的過程中，人們也很自然地期望計(jì)算機(jī)具有情感能力。情感計(jì)算（Affective Computting）就是要賦予計(jì)算機(jī)類似于人一樣的觀察、理解和生成各種情感特征的能力，最終使計(jì)算機(jī)像人一樣能進(jìn)行自然、親切和生動(dòng)的交互。1

情感也可計(jì)算有關(guān)人類情感的深入研究，早在19世紀(jì)末就進(jìn)行了。然而，除了科幻小說當(dāng)中，過去極少有人將“感情”和無生命的機(jī)器聯(lián)系在一起。只有到了現(xiàn)代，隨著數(shù)字信息技術(shù)的發(fā)展，人們才開始設(shè)想讓機(jī)器（計(jì)算機(jī)）也具備“感情”。從感知信號中提取情感特征，分析人的情感與各種感知信號的關(guān)聯(lián)，是國際上近幾年剛剛興起的研究方向（圖1）。

人的情緒與心境狀態(tài)的變化總是伴隨著某些生理特征或行為特征的起伏，它受到所處環(huán)境、文化背景、人的個(gè)性等一系列因素的影響。要讓機(jī)器處理情感，我們首先必須探討人與人之間的交互過程。那么人是如何表達(dá)情感，又如何精確地覺察到它們的呢？人們通過一系列的面部表情、肢體動(dòng)作和語音來表達(dá)情感，又通過視覺、聽覺、觸覺來感知情感的變化。視覺察覺則主要通過面部表情、姿態(tài)來進(jìn)行；語音、音樂則是主要的聽覺途徑；觸覺則包括對愛撫、沖擊、汗液分泌、心跳等現(xiàn)象的處理。

情感計(jì)算研究的重點(diǎn)就在于通過各種傳感器獲取由人的情感所引起的生理及行為特征信號，建立“情感模型”，從而創(chuàng)建感知、識別和理解人類情感的能力，并能針對用戶的情感做出智能、靈敏、友好反應(yīng)的個(gè)人計(jì)算系統(tǒng)，縮短人機(jī)之間的距離，營造真正和諧的人機(jī)環(huán)境。1

應(yīng)用領(lǐng)域情感計(jì)算是一個(gè)高度綜合化的技術(shù)領(lǐng)域。到目前為止，有關(guān)研究已經(jīng)在人臉表情、姿態(tài)分析、語音的情感識別和表達(dá)方面獲得了一定的進(jìn)展。1

臉部表情在生活中，人們很難保持一種僵硬的臉部表情，通過臉部表情來體現(xiàn)情感是人們常用的較自然的表現(xiàn)方式，其情感表現(xiàn)區(qū)域主要包括嘴、臉頰、眼睛、眉毛和前額等。人在表達(dá)情感時(shí)，只稍許改變一下面部的局部特征（譬如皺一下眉毛），便能反映一種心態(tài)。在1972年，著名的學(xué)者Ekman提出了臉部情感的表達(dá)方法（臉部運(yùn)動(dòng)編碼系統(tǒng)FACS）。通過不同編碼和運(yùn)動(dòng)單元的組合，即可以在臉部形成復(fù)雜的表情變化，譬如幸福、憤怒、悲傷等。該成果已經(jīng)被大多數(shù)研究人員所接受，并被應(yīng)用在人臉表情的自動(dòng)識別與合成。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，為了滿足通信的需要，人們進(jìn)一步將人臉識別和合成的工作融入到通信編碼中。最典型的便是MPEG4 V2視覺標(biāo)準(zhǔn)，其中定義了3個(gè)重要的參數(shù)集：人臉定義參數(shù)、人臉內(nèi)插變換和人臉動(dòng)畫參數(shù)。表情參數(shù)中具體數(shù)值的大小代表人激動(dòng)的程度，可以組合多種表情以模擬混合表情。

在目前的人臉表情處理技術(shù)中，多側(cè)重于對三維圖像的更加細(xì)致的描述和建模。通常采用復(fù)雜的紋理和較細(xì)致的圖形變換算法，達(dá)到生動(dòng)的情感表達(dá)效果。在此基礎(chǔ)上，不同的算法形成了不同水平的應(yīng)用系統(tǒng)。1

姿態(tài)變化人的姿態(tài)一般伴隨著交互過程而發(fā)生變化，它們表達(dá)著一些信息。例如手勢的加強(qiáng)通常反映一種強(qiáng)調(diào)的心態(tài)，身體某一部位不停地?cái)[動(dòng)，則通常具有情緒緊張的傾向。相對于語音和人臉表情變化來說，姿態(tài)變化的規(guī)律性較難獲取，但由于人的姿態(tài)變化會(huì)使表述更加生動(dòng)，因而人們依然對其表示了強(qiáng)烈的關(guān)注。

科學(xué)家針對肢體運(yùn)動(dòng)，專門設(shè)計(jì)了一系列運(yùn)動(dòng)和身體信息捕獲設(shè)備，例如運(yùn)動(dòng)捕獲儀、數(shù)據(jù)手套、智能座椅等。國外一些著名的大學(xué)和跨國公司，例如麻省理工學(xué)院、IBM等則在這些設(shè)備的基礎(chǔ)上構(gòu)筑了智能空間。同時(shí)也有人將智能座椅應(yīng)用于汽車的駕座上，用于動(dòng)態(tài)監(jiān)測駕駛?cè)藛T的情緒狀態(tài)，并提出適時(shí)警告。意大利的一些科學(xué)家還通過一系列的姿態(tài)分析，對辦公室的工作人員進(jìn)行情感自動(dòng)分析，設(shè)計(jì)出更舒適的辦公環(huán)境。1

語音理解在人類的交互過程中，語音是人們最直接的交流通道，人們通過語音能夠明顯地感受到對方的情緒變化，例如通過特殊的語氣詞、語調(diào)發(fā)生變化等等。在人們通電話時(shí)，雖然彼此看不到，但能從語氣中感覺到對方的情緒變化。例如同樣一句話“你真行”，在運(yùn)用不同語氣時(shí)，可以使之成為一句贊賞的話，也可以使之成為諷刺或妒忌的話。

目前，國際上對情感語音的研究主要側(cè)重于情感的聲學(xué)特征的分析這一方面。一般來說，語音中的情感特征往往通過語音韻律的變化表現(xiàn)出來。例如，當(dāng)一個(gè)人發(fā)怒的時(shí)候，講話的速率會(huì)變快，音量會(huì)變大，音調(diào)會(huì)變高等，同時(shí)一些音素特征（共振峰、聲道截面函數(shù)等）也能反映情感的變化。中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所模式識別國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的專家們針對語言中的焦點(diǎn)現(xiàn)象，首先提出了情感焦點(diǎn)生成模型。這為語音合成中情感狀態(tài)的自動(dòng)預(yù)測提供了依據(jù)，結(jié)合高質(zhì)量的聲學(xué)模型，使得情感語音合成和識別率先達(dá)到了實(shí)際應(yīng)用水平。1

多模態(tài)計(jì)算雖然人臉、姿態(tài)和語音等均能獨(dú)立地表示一定的情感，但人在相互交流的過程中卻總是通過上面信息的綜合表現(xiàn)來進(jìn)行的。所以，惟有實(shí)現(xiàn)多通道的人機(jī)界面，才是人與計(jì)算機(jī)最為自然的交互方式，它集自然語言、語音、手語、人臉、唇讀、頭勢、體勢等多種交流通道為一體，并對這些通道信息進(jìn)行編碼、壓縮、集成和融合，集中處理圖像、音頻、視頻、文本等多媒體信息。

目前，多模態(tài)技術(shù)本身也正在成為人機(jī)交互的研究熱點(diǎn)，而情感計(jì)算融合多模態(tài)處理技術(shù)，則可以實(shí)現(xiàn)情感的多特征融合，能夠有力地提高情感計(jì)算的研究深度，并促使出現(xiàn)高質(zhì)量、更和諧的人機(jī)交互系統(tǒng)。

在多模態(tài)情感計(jì)算研究中，一個(gè)很重要的研究分支就是情感機(jī)器人和情感虛擬人的研究。美國麻省理工學(xué)院、日本東京科技大學(xué)、美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)均在此領(lǐng)域做出了較好的演示系統(tǒng)。目前中科院自動(dòng)化所模式識別國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室已將情感處理融入到了他們已有的語音和人臉的多模態(tài)交互平臺中，使其結(jié)合情感語音合成、人臉建模、視位模型等一系列前沿技術(shù)，構(gòu)筑了栩栩如生的情感虛擬頭像，并正在積極轉(zhuǎn)向嵌入式平臺和游戲平臺等實(shí)際應(yīng)用。1

個(gè)性化服務(wù)隨著情感計(jì)算研究的進(jìn)一步深入，人們已經(jīng)不僅僅滿足于將其應(yīng)用在簡單的人機(jī)交互平臺中，而要拓展到廣泛的界面設(shè)計(jì)、心理分析、行為調(diào)查等各個(gè)方面，以提高服務(wù)的質(zhì)量，并增加服務(wù)的個(gè)性化內(nèi)容。在此基礎(chǔ)上，有人開始專門進(jìn)行情感智能體（Affective Agent）的研究，以期通過情感交互的行為模式，構(gòu)筑一個(gè)能進(jìn)行情感識別和生成的類生命體，并以這個(gè)模型代替?zhèn)鹘y(tǒng)計(jì)算中的有些應(yīng)用模型中（例如電腦游戲的角色等），使電腦和應(yīng)用程序更加鮮活起來，使之能夠產(chǎn)生類似于人的一些行為或思維活動(dòng)。這一研究還將從側(cè)面上對人工智能的整體研究產(chǎn)生較大的推動(dòng)作用。1

情感理解模型情感狀態(tài)的識別和理解，則是賦予計(jì)算機(jī)理解情感并做出恰如其分反應(yīng)的關(guān)鍵步驟。這個(gè)步驟通常包括從人的情感信息中提取用于識別的特征，例如從一張笑臉中辨別出眉毛等，接著讓計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)這些特征以便日后能夠準(zhǔn)確地識別其情感。

為了使計(jì)算機(jī)更好地完成情感識別任務(wù)，科學(xué)家已經(jīng)對人類的情感狀態(tài)進(jìn)行了合理而清晰的分類，提出了幾類基本情感。目前，在情感識別和理解的方法上運(yùn)用了模式識別、人工智能、語音和圖像技術(shù)的大量研究成果。例如：在情感語音的聲學(xué)分析的基礎(chǔ)上，運(yùn)用線性統(tǒng)計(jì)方法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，實(shí)現(xiàn)了基于語音的情感識別原型；通過對面部運(yùn)動(dòng)區(qū)域進(jìn)行編碼，采用HMM等不同模型，建立了面部情感特征的識別方法；通過對人姿態(tài)和運(yùn)動(dòng)的分析，探索肢體運(yùn)動(dòng)的情感類別等等。

不過，受到情感信息的捕獲技術(shù)的影響，并缺乏大規(guī)模的情感數(shù)據(jù)資源，有關(guān)多特征融合的情感理解模型的研究還有待深入。隨著未來的技術(shù)進(jìn)展，還將提出更有效的機(jī)器學(xué)習(xí)機(jī)制。1

日常生活應(yīng)用情感計(jì)算與智能交互技術(shù)試圖在人和計(jì)算機(jī)之間建立精確的自然交互方式，將會(huì)是計(jì)算技術(shù)向人類社會(huì)全面滲透的重要手段。未來隨著技術(shù)的不斷突破，情感計(jì)算的應(yīng)用勢在必行，其對未來日常生活的影響將是方方面面的，目前我們可以預(yù)見的有：

情感計(jì)算將有效地改變過去計(jì)算機(jī)呆板的交互服務(wù)，提高人機(jī)交互的親切性和準(zhǔn)確性。一個(gè)擁有情感能力的計(jì)算機(jī)，能夠?qū)θ祟惖那楦羞M(jìn)行獲取、分類、識別和響應(yīng)，進(jìn)而幫助使用者獲得高效而又親切的感覺，并有效減輕人們使用電腦的挫敗感，甚至幫助人們便于理解自己和他人的情感世界。

它還能幫助我們增加使用設(shè)備的安全性（例如當(dāng)采用此類技術(shù)的系統(tǒng)探測到司機(jī)精力不集中時(shí)可以及時(shí)改變車的狀態(tài)和反應(yīng)）、使經(jīng)驗(yàn)人性化、使計(jì)算機(jī)作為媒介進(jìn)行學(xué)習(xí)的功能達(dá)到最佳化，并從我們身上收集反饋信息。例如，一個(gè)研究項(xiàng)目在汽車中用電腦來測量駕車者感受到的壓力水平，以幫助解決所謂駕駛者的“道路狂暴癥”問題。

情感計(jì)算和相關(guān)研究還能夠給涉及電子商務(wù)領(lǐng)域的企業(yè)帶來實(shí)惠。已經(jīng)有研究顯示，不同的圖像可以喚起人類不同的情感。例如，蛇、蜘蛛和槍的圖片能引起恐懼，而有大量美元現(xiàn)金和金塊的圖片則可以使人產(chǎn)生非常強(qiáng)烈的積極反應(yīng)。如果購物網(wǎng)站和股票交易網(wǎng)站在設(shè)計(jì)時(shí)研究和考慮這些因素的意義，將對客流量的上升產(chǎn)生非常積極的影響。

在信息家電和智能儀器中，增加自動(dòng)感知人們的情緒狀態(tài)的功能，可以提供更好的服務(wù)。

在信息檢索應(yīng)用中，通過情感分析的概念解析功能，可以提高智能信息檢索的精度和效率。

在遠(yuǎn)程教育平臺中，情感計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用能增加教學(xué)效果。

利用多模式的情感交互技術(shù)，可以構(gòu)筑更貼近人們生活的智能空間或虛擬場景等等。

情感計(jì)算還能應(yīng)用在機(jī)器人、智能玩具、游戲等相關(guān)產(chǎn)業(yè)中，以構(gòu)筑更加擬人化的風(fēng)格和更加逼真的場景。1

相關(guān)研究目前人工智能的研究發(fā)展已經(jīng)達(dá)到了較高的水平，同時(shí)它的研究內(nèi)容也在逐步擴(kuò)展和延伸。對人的情感和認(rèn)知的研究是人工智能的高級階段，它的研究將會(huì)大大促進(jìn)擬人控制理論、情感機(jī)器人、人性化的商品設(shè)計(jì)和市場開發(fā)等方面的進(jìn)展，為最終營造一個(gè)人與人、人與機(jī)器和諧的社會(huì)環(huán)境做出貢獻(xiàn)。心理學(xué)家認(rèn)為，人工智能下一個(gè)重大突破性的發(fā)展可能來自與其說賦予機(jī)器更多的邏輯智能，倒不如說賦予計(jì)算機(jī)更多的情感智能。對人的情感和認(rèn)知的研究是在人工智能理論框架下的一個(gè)質(zhì)的進(jìn)步。因?yàn)閺膹V度上講它擴(kuò)展并包容了感情智能，從深度上講感情智能在人類智能思維與反應(yīng)中體現(xiàn)了一種更高層次的智能。對人的情感和認(rèn)知的研究必將為計(jì)算機(jī)的未來應(yīng)用展現(xiàn)一種全新的方向。在這個(gè)領(lǐng)域的研究中主要包括情感計(jì)算（Affective Computing）、人工心理（Artificail Psychology）和感性工學(xué)（Kansei Engineering）等。

人工心理理論是由中國北京科技大學(xué)教授、中國人工智能學(xué)會(huì)人工心理與人工情感專業(yè)委員會(huì)主任王志良教授提出的。他指出，人工心理就是利用信息科學(xué)的手段，對人的心理活動(dòng)（著重是人的情感、意志、性格、創(chuàng)造）的更全面再一次人工機(jī)器（計(jì)算機(jī)、模型算法等）模擬，其目的在于從心理學(xué)廣義層次上研究人工情感、情緒與認(rèn)知、動(dòng)機(jī)與情緒的人工機(jī)器實(shí)現(xiàn)的問題。

日本從上世紀(jì)九十年代就開始了感性工學(xué)（Kansei Engineering）的研究。所謂感性工學(xué)就是將感性與工程結(jié)合起來的技術(shù)，是在感性科學(xué)的基礎(chǔ)上，通過分析人類的感性，把人的感性需要加入到商品設(shè)計(jì)、制造中去，它是一門從工程學(xué)的角度實(shí)現(xiàn)能給人類帶來喜悅和滿足的商品制造的技術(shù)科學(xué)。日本已經(jīng)形成舉國研究感性工學(xué)的高潮。

歐盟國家也在積極地對情感信息處理技術(shù)（表情識別、情感信息測量、可穿戴計(jì)算等）進(jìn)行研究。歐洲許多大學(xué)成立了情感與智能關(guān)系的研究小組。其中比較著名的有：日內(nèi)瓦大學(xué) Klaus Soberer領(lǐng)導(dǎo)的情緒研究實(shí)驗(yàn)室。布魯塞爾自由大學(xué)的D. Canamero領(lǐng)導(dǎo)的情緒機(jī)器人研究小組以及英國伯明翰大學(xué)的A. Sloman領(lǐng)導(dǎo)的 Cognition and Affect Project。在市場應(yīng)用方面，德國Mehrdad Jaladi-Soli等人在2001年提出了基于EMBASSI系統(tǒng)的多模型購物助手。EMBASSI是由德國教育及研究部（BMBF）資助并由20多個(gè)大學(xué)和公司共同參與的，以考慮消費(fèi)者心理和環(huán)境需求為研究目標(biāo)的網(wǎng)絡(luò)型電子商務(wù)系統(tǒng)。

我國對人工情感和認(rèn)知的理論和技術(shù)的研究始于20世紀(jì)90年代，大部分研究工作是針對人工情感單元理論與技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)研究多功能感知機(jī)，主要包括表情識別、人臉識別、人臉檢測與跟蹤、手語識別、手語會(huì)成、表情合成、唇讀等內(nèi)容，并與海爾公司合作研究服務(wù)機(jī)器人。清華大學(xué)進(jìn)行了基于人工情感的機(jī)器人控制體系結(jié)構(gòu)的研究。北京交通大學(xué)進(jìn)行多功能感知機(jī)和情感計(jì)算的融合研究。中國科學(xué)院自動(dòng)比研究所主要研究基于生物特征的身份驗(yàn)證。

當(dāng)前國際人工智能領(lǐng)域?qū)θ斯で楦泻险J(rèn)知領(lǐng)域的研究日趨活躍。美國人工智能協(xié)會(huì)（AAAI）在1998，1999和2004年連續(xù)組織召開專業(yè)的學(xué)術(shù)會(huì)議對人工情感和認(rèn)知進(jìn)行研討，國內(nèi)的研究者也開展了許多的研究工作和學(xué)術(shù)活動(dòng)。2003年12月在北京召開了第一屆中國情感計(jì)算及智能交互學(xué)術(shù)大會(huì)。2005年10月在北京召開的第一屆情感計(jì)算和智能交互國際學(xué)術(shù)會(huì)議，集合了世界一流的情感計(jì)算、人工情緒和人工心理研究的著名專家學(xué)者。這說明我國的人工情感和人工心理的研究在逐步展開并向國際水平看齊。

對情感計(jì)算的研究大致可以分為情感識別、情感建模和情感反應(yīng)三大部分，這其中情感識別無疑是最基礎(chǔ)，也是最重要的部分。

綜上所述，對人的情感和認(rèn)知的研究，包括對情感識別的研究，無論在理論上還是實(shí)踐中都已經(jīng)受到了研究者廣泛的關(guān)注，對這一問題的研究具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。對這一問題的研究將最終推動(dòng)人工智能的進(jìn)一步發(fā)展，實(shí)現(xiàn)人機(jī)和諧的目標(biāo)。2

相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)在近期舉辦的ISO/IECJTC1/SC35德國柏林會(huì)議上，由中國科學(xué)院軟件研究所、中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院、小i機(jī)器人三家中國科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)共同提出的“信息技術(shù)—情感計(jì)算用戶界面—框架”提案獲得正式立項(xiàng)。這是用戶界面分委會(huì)首個(gè)關(guān)于情感計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)，也是中國在用戶界面領(lǐng)域第一個(gè)立項(xiàng)的國際標(biāo)準(zhǔn)。3

基本內(nèi)容人們期盼著能擁有并使用更為人性化和智能化的計(jì)算機(jī)。在人機(jī)交互中，從人操作計(jì)算機(jī)，變?yōu)橛?jì)算機(jī)輔助人；從人圍著計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)，變?yōu)橛?jì)算機(jī)圍著人轉(zhuǎn)；計(jì)算機(jī)從認(rèn)知型，變?yōu)橹庇X型。顯然，為實(shí)現(xiàn)這些轉(zhuǎn)變，人機(jī)交互中的計(jì)算機(jī)應(yīng)具有情感能力。情感計(jì)算研究就是試圖創(chuàng)建一種能感知、識別和理解人的情感，并能針對人的情感做出智能、靈敏、友好反應(yīng)的計(jì)算系統(tǒng)。

情感被用來表示各種不同的內(nèi)心體驗(yàn)（如情緒、心境和偏好），情緒被用來表示非常短暫但強(qiáng)烈的內(nèi)心體驗(yàn)，而心境或狀態(tài)則被用來描述強(qiáng)度低但持久的內(nèi)心體驗(yàn)。情感是人與環(huán)境之間某種關(guān)系的維持或改變，當(dāng)客觀事物或情境與人的需要和愿望符合時(shí)會(huì)引起人積極肯定的情感，而不符合時(shí)則會(huì)引起人消極否定的情感。

情感具有三種成分：⑴主觀體驗(yàn)，即個(gè)體對不同情感狀態(tài)的自我感受；⑵外部表現(xiàn)，即表情，在情感狀態(tài)發(fā)生時(shí)身體各部分的動(dòng)作量化形式。表情包括面部表情（面部肌肉變化所組成的模式）、姿態(tài)表情（身體其他部分的表情動(dòng)作）和語調(diào)表情（言語的聲調(diào)、節(jié)奏、速度等方面的變化）；⑶生理喚醒，即情感產(chǎn)生的生理反應(yīng)，是一種生理的激活水平，具有不同的反應(yīng)模式。

概括而言，情感的重要作用主要表現(xiàn)在四個(gè)方面：情感是人適應(yīng)生存的心理工具，能激發(fā)心理活動(dòng)和行為的動(dòng)機(jī)，是心理活動(dòng)的組織者，也是人際通信交流的重要手段。從生物進(jìn)化的角度我們可以把人的情緒分為基本情緒和復(fù)雜情緒?；厩榫w是先天的，具有獨(dú)立的神經(jīng)生理機(jī)制、內(nèi)部體驗(yàn)和外部表現(xiàn)，以及不同的適應(yīng)功能。人有五種基本情緒，它們分別是當(dāng)前目標(biāo)取得進(jìn)展時(shí)的快樂，自我保護(hù)的目標(biāo)受到威脅時(shí)的焦慮，當(dāng)前目標(biāo)不能實(shí)現(xiàn)時(shí)的悲傷，當(dāng)前目標(biāo)受挫或遭遇阻礙時(shí)的憤怒，以及與味覺（味道）目標(biāo)相違背的厭惡。而復(fù)雜情緒則是由基本情緒的不同組合派生出來的。

情感測量包括對情感維度、表情和生理指標(biāo)三種成分的測量。例如，我們要確定一個(gè)人的焦慮水平，可以使用問卷測量其主觀感受，通過記錄和分析面部肌肉活動(dòng)測量其面部表情，并用血壓計(jì)測量血壓，對血液樣本進(jìn)行化驗(yàn)，檢測血液中腎上腺素水平等。

確定情感維度對情感測量有重要意義，因?yàn)橹挥写_定了情感維度，才能對情感體驗(yàn)做出較為準(zhǔn)確的評估。情感維度具有兩極性，例如，情感的激動(dòng)性可分為激動(dòng)和平靜兩極，激動(dòng)指的是一種強(qiáng)烈的、外顯的情感狀態(tài)，而平靜指的是一種平穩(wěn)安靜的情感狀態(tài)。心理學(xué)的情感維度理論認(rèn)為，幾個(gè)維度組成的空間包括了人類所有的情感。但是，情感究竟是二維，三維，還是四維，研究者們并未達(dá)成共識。情感的二維理論認(rèn)為，情感有兩個(gè)重要維度：⑴愉悅度（也有人提出用趨近-逃避來代替愉悅度）；⑵激活度，即與情感狀態(tài)相聯(lián)系的機(jī)體能量的程度。研究發(fā)現(xiàn)，驚反射可用做測量愉悅度的生理指標(biāo)，而皮膚電反應(yīng)可用做測量喚醒度的生理指標(biāo)。

在人機(jī)交互研究中已使用過很多種生理指標(biāo)，例如，皮質(zhì)醇水平、心率、血壓、呼吸、皮膚電活動(dòng)、掌汗、瞳孔直徑、事件相關(guān)電位、腦電EEG等。生理指標(biāo)的記錄需要特定的設(shè)備和技術(shù)，在進(jìn)行測量時(shí)，研究者有時(shí)很難分離各種混淆因素對所記錄的生理指標(biāo)的影響。情感計(jì)算研究的內(nèi)容包括三維空間中動(dòng)態(tài)情感信息的實(shí)時(shí)獲取與建模，基于多模態(tài)和動(dòng)態(tài)時(shí)序特征的情感識別與理解，及其信息融合的理論與方法，情感的自動(dòng)生成理論及面向多模態(tài)的情感表達(dá)，以及基于生理和行為特征的大規(guī)模動(dòng)態(tài)情感數(shù)據(jù)資源庫的建立等。

歐洲和美國的各大信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)室正加緊進(jìn)行情感計(jì)算系統(tǒng)的研究。劍橋大學(xué)、麻省理工學(xué)院、飛利浦公司等通過實(shí)施“環(huán)境智能”、“環(huán)境識別”、“智能家庭”等科研項(xiàng)目來開辟這一領(lǐng)域。例如，麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室的情感計(jì)算小組研制的情感計(jì)算系統(tǒng)，通過記錄人面部表情的攝像機(jī)和連接在人身體上的生物傳感器來收集數(shù)據(jù)，然后由一個(gè)“情感助理”來調(diào)節(jié)程序以識別人的情感。如果你對電視講座的一段內(nèi)容表現(xiàn)出困惑，情感助理會(huì)重放該片段或者給予解釋。麻省理工學(xué)院“氧工程”的研究人員和比利時(shí)IMEC的一個(gè)工作小組認(rèn)為，開發(fā)出一種整合各種應(yīng)用技術(shù)的“瑞士軍刀”可能是提供移動(dòng)情感計(jì)算服務(wù)的關(guān)鍵。而目前國內(nèi)的情感計(jì)算研究重點(diǎn)在于，通過各種傳感器獲取由人的情感所引起的生理及行為特征信號，建立“情感模型”，從而創(chuàng)建個(gè)人情感計(jì)算系統(tǒng)。研究內(nèi)容主要包括臉部表情處理、情感計(jì)算建模方法、情感語音處理、姿態(tài)處理、情感分析、自然人機(jī)界面、情感機(jī)器人等。

情境化是人機(jī)交互研究中的新熱點(diǎn)。自然和諧的智能化的人機(jī)界面的溝通能力特征包括：⑴自然溝通：能看，能聽，能說，能觸摸；⑵主動(dòng)溝通：有預(yù)期，會(huì)提問，并及時(shí)調(diào)整；⑶有效溝通：對情境的變化敏感，理解用戶的情緒和意圖，對不同用戶、不同環(huán)境、不同任務(wù)給予不同反饋和支持。而實(shí)現(xiàn)這些特征在很大程度上依賴于心理科學(xué)和認(rèn)知科學(xué)對人的智能和情感研究所取得的新進(jìn)展。我們需要知道人是如何感知環(huán)境的，人會(huì)產(chǎn)生什么樣的情感和意圖，人如何做出恰當(dāng)?shù)姆磻?yīng)，從而幫助計(jì)算機(jī)正確感知環(huán)境，理解用戶的情感和意圖，并做出合適反應(yīng)。因此，人機(jī)界面的“智能”不僅應(yīng)有高的認(rèn)知智力，也應(yīng)有高的情緒智力，從而有效地解決人機(jī)交互中的情境感知問題、情感與意圖的產(chǎn)生與理解問題，以及反應(yīng)應(yīng)對問題。

顯然，情感交流是一個(gè)復(fù)雜的過程，不僅受時(shí)間、地點(diǎn)、環(huán)境、人物對象和經(jīng)歷的影響，而且有表情、語言、動(dòng)作或身體的接觸。在人機(jī)交互中，計(jì)算機(jī)需要捕捉關(guān)鍵信息，覺察人的情感變化，形成預(yù)期，進(jìn)行調(diào)整，并做出反應(yīng)。例如，通過對不同類型的用戶建模（例如，操作方式、表情特點(diǎn)、態(tài)度喜好、認(rèn)知風(fēng)格、知識背景等），以識別用戶的情感狀態(tài)，利用有效的線索選擇合適的用戶模型（例如，根據(jù)可能的用戶模型主動(dòng)提供相應(yīng)有效信息的預(yù)期），并以適合當(dāng)前類型用戶的方式呈現(xiàn)信息（例如，呈現(xiàn)方式、操作方式、與知識背景有關(guān)的決策支持等）;在對當(dāng)前的操作做出即時(shí)反饋的同時(shí)，還要對情感變化背后的意圖形成新的預(yù)期，并激活相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，及時(shí)主動(dòng)地提供用戶需要的新信息。

情感計(jì)算是一個(gè)高度綜合化的技術(shù)領(lǐng)域。通過計(jì)算科學(xué)與心理科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)的結(jié)合，研究人與人交互、人與計(jì)算機(jī)交互過程中的情感特點(diǎn)，設(shè)計(jì)具有情感反饋的人機(jī)交互環(huán)境，將有可能實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)的情感交互。迄今為止，有關(guān)研究已在人臉表情、姿態(tài)分析、語音的情感識別和表達(dá)方面取得了一定的進(jìn)展。

目前情感計(jì)算研究面臨的挑戰(zhàn)仍是多方面的：⑴情感信息的獲取與建模，例如，細(xì)致和準(zhǔn)確的情感信息獲取、描述及參數(shù)化建模，海量的情感數(shù)據(jù)資源庫，多特征融合的情感計(jì)算理論模型；⑵情感識別與理解，例如，多模態(tài)的情感識別和理解；⑶情感表達(dá)，例如，多模態(tài)的情感表達(dá)（圖像、語音、生理特征等），自然場景對生理和行為特征的影響；⑷自然和諧的人性化和智能化的人機(jī)交互的實(shí)現(xiàn)，例如，情感計(jì)算系統(tǒng)需要將大量廣泛分布的數(shù)據(jù)整合，然后再以個(gè)性化的方式呈現(xiàn)給每個(gè)用戶。

情感計(jì)算有廣泛的應(yīng)用前景。計(jì)算機(jī)通過對人類的情感進(jìn)行獲取、分類、識別和響應(yīng)，進(jìn)而幫助使用者獲得高效而又親切的感覺，并有效減輕人們使用電腦的挫敗感，甚至幫助人們理解自己和他人的情感世界。計(jì)算機(jī)的情感化設(shè)計(jì)能幫助我們增加使用設(shè)備的安全性，使經(jīng)驗(yàn)人性化，使計(jì)算機(jī)作為媒介進(jìn)行學(xué)習(xí)的功能達(dá)到最佳化。在信息檢索中，通過情感分析的概念解析功能，可以提高智能信息檢索的精度和效率。

展望現(xiàn)代科技的潛力，我們預(yù)期在未來的世界中將可能會(huì)充滿運(yùn)作良好、操作容易、甚至具有情感特點(diǎn)的計(jì)算機(jī)。2

客觀本質(zhì)內(nèi)容綜述情感屬于主觀意識的范疇，情感的表現(xiàn)形式具有高度的主觀隨意性、變化隨機(jī)性、特征模糊性和個(gè)體差異性，僅僅從情感的表現(xiàn)形式上來分析情感在識別、理解、表達(dá)過程中的客觀規(guī)律性，是根本無法實(shí)現(xiàn)的夢想。只有跳出主觀意識的范圍，到客觀存在的范圍去探索，才能真正找到情感在識別、理解、表達(dá)過程中的客觀規(guī)律性。

辯證唯物主義認(rèn)為，任何形式的主觀意識都是對某一客觀存在的反映，情感是人對于事物價(jià)值關(guān)系的一種主觀反映，即情感所對應(yīng)的客觀存在就是事物的價(jià)值關(guān)系。顯然，價(jià)值屬于客觀存在的范疇，一般來說，事物的價(jià)值關(guān)系具有高度的客觀現(xiàn)實(shí)性、變化必然性、特征確定性和個(gè)體共性。只有透過情感表現(xiàn)形式的神秘面紗，才能真正科學(xué)地、全面地、準(zhǔn)確地和深刻地發(fā)現(xiàn)情感所代表的價(jià)值關(guān)系在識別、理解和表達(dá)過程中的客觀規(guī)律性。2

情感表達(dá)本質(zhì)人的情感表達(dá)最初來源于人對于所接觸的價(jià)值事物的生理反應(yīng)的一種自然流露。人的情感一旦產(chǎn)生，它將喚起各種生理反應(yīng)如呼吸反應(yīng)、心臟反應(yīng)、血管反應(yīng)、腸胃反應(yīng)、內(nèi)分泌反應(yīng)、外分泌反應(yīng)等，并通過皮膚電壓、血壓、心跳、腺體分泌等生理指標(biāo)自發(fā)地表現(xiàn)出來，它們大部分屬于無條件反射，意志對它們的調(diào)節(jié)和控制作用是非常有限的。這些生理反應(yīng)的客觀目的在于：一方面使人能夠在事前形成必要的生理、行為和精神方面的預(yù)準(zhǔn)備狀態(tài)，另一方面使人能夠在事中正確地引導(dǎo)生理、行為和精神活動(dòng)，三方面使人能夠在事后對價(jià)值關(guān)系的變動(dòng)情況作出正確的結(jié)論，并及時(shí)地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、吸取教訓(xùn)，為下一個(gè)同類事物的出現(xiàn)形成必要的預(yù)準(zhǔn)備狀態(tài)。2

情感識別本質(zhì)人在進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)和社會(huì)交往過程中，為了更好地進(jìn)行分工合作，就必須及時(shí)地、準(zhǔn)確地了解彼此之間的價(jià)值關(guān)系，主要包括三方面的內(nèi)容：對方所處的價(jià)值關(guān)系（能力、職業(yè)、身體狀況、社會(huì)地位等）；對方對于同一事物的態(tài)度（贊成、反對、中立等）；對方對于自己及相關(guān)事物的態(tài)度（喜歡、討厭）；等等。

總之，情感表達(dá)的客觀本質(zhì)就是人為了向他人展現(xiàn)自身的價(jià)值關(guān)系，情感識別的客觀本質(zhì)或客觀動(dòng)機(jī)就是人為了了解和掌握對方的價(jià)值關(guān)系，因此真正科學(xué)的、全面的、準(zhǔn)確的和深刻的情感計(jì)算必須建立在價(jià)值計(jì)算的基礎(chǔ)之上，“情感計(jì)算”的客觀本質(zhì)就是“價(jià)值計(jì)算”。2

理論框架內(nèi)容綜述情感的產(chǎn)生與運(yùn)行是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，情感計(jì)算必須建立在科學(xué)的情感理論的基礎(chǔ)之上，才是現(xiàn)實(shí)的，沒有一個(gè)全新的科學(xué)的情感理論作指導(dǎo)，要研發(fā)真正意義上的情感機(jī)器人是不可能的。這種全新的情感理論必須突破心理學(xué)的局限，也必須突破社會(huì)科學(xué)的局限，成為一門獨(dú)立的、橫跨自然科學(xué)與社會(huì)科學(xué)的交叉性科學(xué)理論，其根本目的在于：情感數(shù)字化。這種全新的情感理論就是“數(shù)理情感學(xué)”，它以“統(tǒng)一價(jià)值論”為理論前提，采用數(shù)理邏輯方法分析情感現(xiàn)象與情感規(guī)律的科學(xué)。

歸納起來，“統(tǒng)一價(jià)值論”與“數(shù)理情感學(xué)”主要通過如下步驟共同完成情感機(jī)器人的理論框架。4

實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一度量①改造物理學(xué)的“耗散結(jié)構(gòu)論”，從物理學(xué)角度定義“價(jià)值”概念（即廣義有序化能量），使價(jià)值理論建立在自然科學(xué)的基礎(chǔ)之上；②實(shí)現(xiàn)生活資料使用價(jià)值的統(tǒng)一度量；然后，實(shí)現(xiàn)勞動(dòng)價(jià)值的統(tǒng)一度量；③實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)資料使用價(jià)值的統(tǒng)一度量。這樣一來，所有價(jià)值都有著統(tǒng)一、明確而穩(wěn)定的度量標(biāo)準(zhǔn)或度量尺度：能量尺度（焦耳）。4

廣義價(jià)值規(guī)律①由“最大有序化法則”推導(dǎo)出“最大價(jià)值率法則”（價(jià)值率就是單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)出價(jià)值與投入價(jià)值的比值，在經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，價(jià)值率就是利潤率）； ②由“最大價(jià)值率法則” 推導(dǎo)出“選擇傾向性法則”或“中值價(jià)值率法則”； ③由“中值價(jià)值率法則” 推導(dǎo)出“廣義價(jià)值規(guī)律”。廣義價(jià)值規(guī)律的基本內(nèi)涵就是：事物的價(jià)值率不斷趨近于主體的中值價(jià)值率?；蛘哒f，事物的價(jià)值率高差（即事物的價(jià)值率與主體的中值價(jià)值率之差）不斷趨于零。4

相互關(guān)系①知（認(rèn)知）、情（情感）、意（意志）是人類心理活動(dòng)的三種基本形式，分別是對事實(shí)關(guān)系、價(jià)值關(guān)系和自身行為關(guān)系的一種主觀反映；②價(jià)值關(guān)系是一種特殊的事實(shí)關(guān)系，自身行為關(guān)系是一種特殊的價(jià)值關(guān)系，因此，情感是一種特殊的認(rèn)知，意志又是一種特殊的情感； ③認(rèn)知主要是關(guān)于“是如何”的認(rèn)識，情感主要是關(guān)于“應(yīng)如何”的認(rèn)識，意志主要是關(guān)于“怎么辦”的認(rèn)識；④情感以認(rèn)知為基礎(chǔ)，認(rèn)知以情感為導(dǎo)向，意志以情感為基礎(chǔ)，情感以意志為導(dǎo)向。4

數(shù)學(xué)模型①情感與價(jià)值觀的哲學(xué)本質(zhì)都是“人腦對于事物價(jià)值特性的一種主觀反映”，其中，情感是對事物價(jià)值特性的間接性和相對性反映，而價(jià)值觀是對事物價(jià)值特性的直接性和絕對性反映；②價(jià)值觀的客觀目的在于識別“事物的價(jià)值率”，可以采用所有不同事物的價(jià)值率所組成的數(shù)學(xué)矩陣來描述一個(gè)人的價(jià)值觀系統(tǒng)（即W={ωi×j}m×n）；③情感的客觀目的在于識別“事物的價(jià)值率高差”，可以采用所有不同事物的價(jià)值率高差所組成的數(shù)學(xué)矩陣來描述一個(gè)人的情感系統(tǒng)（即M={μi×j}m×n）；④情感矩陣與相應(yīng)的作用系數(shù)矩陣一起，可以進(jìn)行交集運(yùn)算與并集運(yùn)算；⑤情感系統(tǒng)中的每個(gè)情感元素又可以由若干個(gè)情感子元素所組成的情感矩陣來構(gòu)成，從而構(gòu)成二維和多維的情感矩陣。4

建立意志①意志的哲學(xué)本質(zhì)都是“人腦對于自身行為價(jià)值特性的一種主觀反映”；②意志的客觀目的在于識別和處理“自身行為的價(jià)值率”，可以采用所有不同行為方式的價(jià)值率高差所組成的數(shù)學(xué)矩陣來描述一個(gè)人的意志系統(tǒng)（即X={xi×j}m×n）；③意志矩陣與相應(yīng)的作用系數(shù)矩陣一起，可以進(jìn)行交集運(yùn)算與并集運(yùn)算；④意志系統(tǒng)中的每個(gè)意志元素又可以由若干個(gè)意志子元素所組成的意志矩陣來構(gòu)成，從而構(gòu)成二維和多維的意志矩陣，即超復(fù)雜行為的意志由若干復(fù)雜行為的意志矩陣所組成，復(fù)雜行為的意志又由若干簡單行為的意志矩陣所組成，簡單行為的意志由若干本能行為的意志矩陣所組成。4

內(nèi)在邏輯程序①情感表達(dá)的邏輯程序大致是：接收事物的刺激信號，提取該事物的價(jià)值觀，比較人自身的中值價(jià)值率，確定情感的強(qiáng)度與方向，選擇情感表達(dá)模式，接收和處理情感表達(dá)所產(chǎn)生的反饋信號；②情感識別的邏輯程序大致是：接收事物的刺激信號，檢測和提取特征參數(shù)，比較情感模式，產(chǎn)生情感反映，存儲情感信息到情感矩陣之中；③情感計(jì)算的邏輯程序大致是：將事物的價(jià)值率高差“對數(shù)轉(zhuǎn)換”為情感強(qiáng)度，對情感強(qiáng)度進(jìn)行交集、并集運(yùn)算，產(chǎn)生新的情感強(qiáng)度，將情感強(qiáng)度“指數(shù)還原”為新事物的價(jià)值率高差；④情感修正的邏輯程序大致是：人通過感覺與思維，了解到某事物的實(shí)際價(jià)值率高差，與大腦中情感矩陣所記憶該事物的主觀價(jià)值率高差，存在一定的差異，人就會(huì)修正對于該事物的情感強(qiáng)度。4

闡述意志運(yùn)行①意志表達(dá)（即行為實(shí)施）的邏輯程序大致是：接收某種價(jià)值目標(biāo)事物的刺激信號，提取能夠最有效實(shí)現(xiàn)該價(jià)值目標(biāo)的多種相關(guān)行為的主觀價(jià)值率（即行為價(jià)值觀），比較自身的中值價(jià)值率，確定多種相關(guān)行為的意志強(qiáng)度與意志方向，選取具有最大意志強(qiáng)度的相關(guān)行為，并組織實(shí)施該相關(guān)行為。②意志計(jì)算（即行為設(shè)計(jì)）的邏輯程序大致是：確立價(jià)值目標(biāo)（根據(jù)自身生存與發(fā)展的需要），設(shè)計(jì)整體方案（按照最大價(jià)值率法則，把超復(fù)雜行為分解為若干個(gè)復(fù)雜行為，并通過意志的并集運(yùn)算與交集運(yùn)算，計(jì)算出該超復(fù)雜行為的意志強(qiáng)度），制定實(shí)施細(xì)則（按照最大價(jià)值率法則，把復(fù)雜行為分解為若干個(gè)簡單行為，并通過意志的并集運(yùn)算與交集運(yùn)算，計(jì)算出該復(fù)雜行為的意志強(qiáng)度），落實(shí)具體行為（按照最大價(jià)值率法則，把簡單行為分解為若干個(gè)本能行為，并通過意志的并集運(yùn)算與交集運(yùn)算，計(jì)算出該簡單行為的意志強(qiáng)度），將上述各個(gè)層次的意志強(qiáng)度“指數(shù)還原”為相應(yīng)的行為價(jià)值率高差。③意志修正的邏輯程序大致是：人通過感覺與思維，了解到某行為的實(shí)際價(jià)值率高差，與大腦中意志矩陣所記憶該行為的主觀價(jià)值率高差，存在一定的差異，人就會(huì)修正對于該事物的意志強(qiáng)度。3

調(diào)控機(jī)制①建立各種情感模式與價(jià)值變化的對應(yīng)關(guān)系，并根據(jù)實(shí)際需要，設(shè)置與調(diào)控各種情感模式；②推導(dǎo)出“情感強(qiáng)度第一定律”（即情感強(qiáng)度與事物的價(jià)值率高差的對數(shù)成正比，μ=Kmlog（1+ΔP）），并根據(jù)實(shí)際需要，設(shè)置與調(diào)控情感的強(qiáng)度系數(shù)；③對情感“八大動(dòng)力特性”（強(qiáng)度性、穩(wěn)定性、細(xì)致性、層次性、效能性、周期性、時(shí)序性與差異性）進(jìn)行精確定義，并根據(jù)實(shí)際需要，設(shè)置與調(diào)控情感的動(dòng)力特性；④對意志的“八大動(dòng)力特性”進(jìn)行精確定義，并根據(jù)實(shí)際需要，設(shè)置與調(diào)控意志的動(dòng)力特性。情感調(diào)控的客觀目的就是為了使情感的動(dòng)力特性與主體所處的價(jià)值關(guān)系的變化特性相適應(yīng)。意志調(diào)控的客觀目的就是為了使意志的動(dòng)力特性與主體各種行為價(jià)值關(guān)系的變化特性相適應(yīng)。24

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

宋春霖 - 副教授 - 江南大學(xué)