2016年10月03日訊 這樣(yang)的(de)(de)話(hua)，我(wo)們(men)(men)就能(neng)擁有像大(da)白一(yi)樣(yang)的(de)(de)暖男機器人(ren)，能(neng)夠在我(wo)們(men)(men)開心的(de)(de)時候擊掌，生氣(qi)的(de)(de)時候讓我(wo)們(men)(men)冷(leng)靜下(xia)來，悲傷(shang)的(de)(de)時候給我(wo)們(men)(men)一(yi)個大(da)大(da)的(de)(de)擁抱。一(yi)旦(dan)機器人(ren)能(neng)夠隨時感知(zhi)我(wo)們(men)(men)多(duo)變(bian)的(de)(de)情緒，冷(leng)冰冰機器人(ren)歷史將(jiang)會改寫，我(wo)們(men)(men)將(jiang)會擁有最親密(mi)的(de)(de)伙(huo)伴，機器人(ren)將(jiang)會擁有溫度。
然而，讓機器「讀(du)懂(dong)」我們人(ren)類(lei)(lei)多變的(de)(de)情(qing)(qing)(qing)緒可不是(shi)一件簡(jian)單的(de)(de)事情(qing)(qing)(qing)。之前有兩種(zhong)方法(fa)用來識別人(ren)類(lei)(lei)的(de)(de)情(qing)(qing)(qing)緒：利用視聽(ting)技術進行情(qing)(qing)(qing)緒識別、利用像ECG（心電圖(tu)）這(zhe)樣的(de)(de)生物(wu)傳感器進行情(qing)(qing)(qing)緒識別。然而這(zhe)兩種(zhong)識別方法(fa)都(dou)有很大的(de)(de)局限(xian)性，視聽(ting)技術利用人(ren)們面部表(biao)情(qing)(qing)(qing)、聲音(yin)來測量(liang)情(qing)(qing)(qing)緒，這(zhe)種(zhong)方法(fa)更加側重情(qing)(qing)(qing)緒的(de)(de)外在表(biao)現，但(dan)是(shi)不太能(neng)測量(liang)內在的(de)(de)情(qing)(qing)(qing)緒。
ECG生物傳(chuan)感器(qi)通過收集人們(men)的心率(lv)數(shu)據(ju)來(lai)測量情(qing)(qing)緒，結(jie)果更(geng)偏向(xiang)人們(men)的內在(zai)情(qing)(qing)緒。然而，你得隨身穿(chuan)戴(dai)這種傳(chuan)感器(qi)……光(guang)這一點(dian)，就非(fei)常的麻煩，并且穿(chuan)戴(dai)傳(chuan)感器(qi)本(ben)身就會影響人們(men)的情(qing)(qing)緒，這種方(fang)法(fa)不適合經常使用。
近日，麻省理工學院(yuan)人(ren)工智慧實驗室（ComputerScienceandArtificialIntelligenceLab，CSAIL）的研究(jiu)人(ren)員研發了一款(kuan)叫做EQ-Radio的情(qing)緒(xu)(xu)(xu)檢測儀，利用(yong)無(wu)線信號就能有效(xiao)識(shi)別(bie)人(ren)類的多(duo)種情(qing)緒(xu)(xu)(xu)，比如(ru)開(kai)心、愉快、悲傷、生氣等情(qing)緒(xu)(xu)(xu)。被測者無(wu)需穿戴任何的傳感器，測量也不需要任何的表情(qing)和(he)聲音，測量的準(zhun)確(que)度(du)高(gao)達87%，并且可以同時(shi)測量多(duo)個(ge)對象的情(qing)緒(xu)(xu)(xu)。
CSAIL的(de)DinaKatabi教(jiao)授是本次(ci)研(yan)究的(de)領導(dao)者，她為我(wo)(wo)們展望了一(yi)(yi)個美好的(de)未來(lai)：利用這(zhe)項技術，「家」將會更(geng)(geng)加成(cheng)為我(wo)(wo)們溫(wen)暖的(de)港(gang)灣，「家」會時(shi)時(shi)刻刻感知你(ni)的(de)情緒(xu)，比如說，當(dang)你(ni)沮喪的(de)時(shi)候，家會自動調節(jie)燈光(guang)和(he)溫(wen)度(du)，播放(fang)安撫人心的(de)音樂。更(geng)(geng)進一(yi)(yi)步來(lai)說，「家」將成(cheng)為你(ni)的(de)「私(si)人情緒(xu)醫生」，通過(guo)實(shi)時(shi)監測情緒(xu)，家會在(zai)非(fei)常早期就識別出像抑郁癥、焦慮(lv)癥、雙相型障礙(ai)之(zhi)類的(de)疾病。
「我們的(de)研究成(cheng)果(guo)展(zhan)示(shi)了我們可以利用(yong)無線(xian)信號來捕捉人類的(de)行為信息，即使這些信息難(nan)以用(yong)肉眼甄別。這為未來監測像抑郁(yu)、焦慮這樣的(de)疾病開辟(pi)了一條新的(de)道路」，Katabi教授說。
想要用無線信號測出我(wo)們(men)隱(yin)藏在心底的情緒，要分(fen)三步走(zou)。
第一(yi)(yi)步：EQ-Radio發(fa)送一(yi)(yi)個(ge)無線(xian)(xian)信(xin)號(hao)，經由人(ren)體(ti)反(fan)(fan)射后(hou)再傳(chuan)送回EQ-Radio。在無線(xian)(xian)信(xin)號(hao)的選取(qu)(qu)上，CSAIL的研(yan)究者有(you)三種選擇：多普勒雷達(da)、WIFI、以及FMCW（調頻連續波）。因(yin)為(wei)FMCW信(xin)號(hao)比傳(chuan)統WIFI信(xin)號(hao)強大一(yi)(yi)千倍，而且會放(fang)大個(ge)人(ren)心跳(tiao)數據，忽視其他物體(ti)的反(fan)(fan)射，更適合生命特(te)征提取(qu)(qu)。因(yin)此，CSAIL的研(yan)究者選擇FMCW作為(wei)發(fa)射的無線(xian)(xian)信(xin)號(hao)。
第二步(bu)，經由人體反射后的(de)無線信(xin)號(hao)(hao)包含兩種(zhong)信(xin)號(hao)(hao)：呼吸(xi)信(xin)號(hao)(hao)、心跳信(xin)號(hao)(hao)。這(zhe)兩種(zhong)信(xin)號(hao)(hao)將是(shi)識別(bie)情緒的(de)重要指標，但(dan)這(zhe)兩種(zhong)信(xin)號(hao)(hao)是(shi)摻雜(za)一起的(de)，不能直接用(yong)于情緒識別(bie)。
那么研(yan)究者就面對如何將這兩種信(xin)號(hao)分離(li)開的難(nan)題，這不是一(yi)件簡單的事。首(shou)先，呼吸信(xin)號(hao)的影響比較大，會遮蔽心(xin)(xin)跳(tiao)(tiao)信(xin)號(hao)。其次(ci)，無線信(xin)號(hao)中的心(xin)(xin)跳(tiao)(tiao)信(xin)號(hao)不像(xiang)心(xin)(xin)電圖那樣(yang)擁有明顯的峰值，因此很(hen)難(nan)確(que)定辨(bian)別兩次(ci)心(xin)(xin)跳(tiao)(tiao)信(xin)號(hao)的間(jian)隔(ge)，而這個(ge)間(jian)隔(ge)則是識別情(qing)緒最(zui)為(wei)重要的指(zhi)標之一(yi)。
上(shang)半(ban)部為人體反射的(de)(de)無線(xian)信號；下半(ban)部為加速(su)度；無線(xian)信號明顯的(de)(de)峰值是由(you)呼吸運動造(zao)成的(de)(de)，而(er)參差不(bu)齊的(de)(de)部分(fen)是由(you)心跳造(zao)成的(de)(de)
CSAIL的(de)(de)研究(jiu)者利用胸(xiong)腔的(de)(de)加速(su)(su)度來(lai)區(qu)分呼(hu)吸信(xin)號和心(xin)跳(tiao)信(xin)號。當一個人呼(hu)吸的(de)(de)時候，胸(xiong)腔的(de)(de)運動加速(su)(su)度比較低，因為(wei)呼(hu)吸往往是緩和、穩定(ding)的(de)(de)。而心(xin)跳(tiao)是由心(xin)臟肌肉的(de)(de)急劇突然收縮產生的(de)(de)，所(suo)以心(xin)跳(tiao)引起的(de)(de)胸(xiong)腔震動的(de)(de)加速(su)(su)度比較快(kuai)。
然而，把(ba)心跳(tiao)(tiao)信號(hao)分離(li)成單(dan)次(ci)(ci)心跳(tiao)(tiao)就(jiu)更難了，因(yin)為相對心電圖(tu)(tu)具有(you)比較明顯的(de)峰(feng)值以(yi)及可(ke)(ke)以(yi)預料到(dao)的(de)大致圖(tu)(tu)形(xing)，EQ-Radio既沒(mei)有(you)明顯的(de)峰(feng)值也(ye)沒(mei)有(you)大致的(de)圖(tu)(tu)形(xing)。研究者(zhe)面臨著一(yi)個「先(xian)有(you)雞(ji)還(huan)是(shi)(shi)還(huan)是(shi)(shi)先(xian)有(you)蛋的(de)問題(ti)」，如果有(you)峰(feng)值，就(jiu)能繪(hui)制出(chu)心跳(tiao)(tiao)大致的(de)圖(tu)(tu)形(xing)；如果有(you)圖(tu)(tu)形(xing)，就(jiu)能推測出(chu)峰(feng)值。況且，不(bu)(bu)(bu)同(tong)人的(de)心跳(tiao)(tiao)模式是(shi)(shi)不(bu)(bu)(bu)同(tong)的(de)，心跳(tiao)(tiao)受其他因(yin)素影響也(ye)較大。然而，CSAIL的(de)研究者(zhe)仍然利(li)用十(shi)分牛的(de)算法分離(li)出(chu)了單(dan)次(ci)(ci)心跳(tiao)(tiao)，算出(chu)了心跳(tiao)(tiao)間(jian)隔（不(bu)(bu)(bu)是(shi)(shi)奇點糕偷懶，實在(zai)是(shi)(shi)看(kan)不(bu)(bu)(bu)懂(dong)這個算法TAT，有(you)興(xing)趣的(de)童鞋可(ke)(ke)以(yi)去看(kan)原(yuan)論文[1]）。
第(di)三步，將分(fen)離好的(de)呼(hu)吸(xi)數(shu)據(ju)以及心(xin)跳(tiao)數(shu)據(ju)「喂給」基于機器學習的(de)「情緒(xu)(xu)分(fen)類(lei)器」，然后「分(fen)類(lei)器」會(hui)識(shi)別(bie)出不(bu)同的(de)情緒(xu)(xu)類(lei)型。
大(da)部分的情(qing)緒可以用兩種(zhong)維度進行測量：情(qing)緒激發的強(qiang)度（y軸）、情(qing)緒價向（X軸）。
四個象(xiang)限可以表示顯示了最基本的(de)(de)(de)四種情緒(xu)。生氣(qi)：高強(qiang)度(du)的(de)(de)(de)消極情緒(xu)；開心：高強(qiang)度(du)的(de)(de)(de)積(ji)極情緒(xu)；愉(yu)快：低強(qiang)度(du)的(de)(de)(de)積(ji)極情緒(xu)；悲傷：低強(qiang)度(du)的(de)(de)(de)消極情緒(xu)。
需要注意(yi)的是，「開心」和(he)「生氣」是指廣義(yi)(yi)、一般意(yi)義(yi)(yi)上的情緒(xu)狀態。這種方(fang)法(fa)比(bi)較有(you)效地(di)識別不同(tong)象限(xian)的情緒(xu)，比(bi)如(ru)說開心和(he)生氣。但是它很難識別同(tong)一象限(xian)的情緒(xu)的微小差別，比(bi)如(ru)說惱火、生氣、憤怒。
對于不同的(de)(de)(de)人(ren)(ren)來說，心(xin)(xin)(xin)跳(tiao)和(he)情(qing)緒之間的(de)(de)(de)聯系(xi)是不同的(de)(de)(de)。對于同一個人(ren)(ren)來說，一天不同時刻的(de)(de)(de)其他因素也會影響(xiang)到心(xin)(xin)(xin)跳(tiao)（比如(ru)說喝了咖啡）。為解決這個問題，CSAIL研究團隊對比一個人(ren)(ren)經歷(li)某種情(qing)緒時的(de)(de)(de)心(xin)(xin)(xin)跳(tiao)和(he)他們處在平(ping)靜狀態時的(de)(de)(de)心(xin)(xin)(xin)跳(tiao)，將兩(liang)者的(de)(de)(de)差別「喂」給「情(qing)緒分(fen)類器(qi)」。
那么(me)，EQ-Radio測量(liang)的準確性如何呢？在實(shi)驗(yan)中，CSAIL研(yan)究者(zhe)找了30名志愿(yuan)者(zhe)，這些志愿(yuan)者(zhe)坐在離(li)EQ-Radio設備(bei)3-10英尺(chi)的位置，志愿(yuan)者(zhe)要回憶一(yi)個(ge)相應的場景來(lai)喚起一(yi)種特(te)殊的情(qing)緒（可利用音(yin)樂或(huo)照片來(lai)幫助(zhu)回憶）。在實(shi)驗(yan)中，研(yan)究者(zhe)記錄了志愿(yuan)者(zhe)的情(qing)緒，以及在什(shen)么(me)時候他(ta)/她感受到了這種情(qing)緒。為了對照效果，研(yan)究者(zhe)還利用ECG、微軟的ProjectOxfordAPI進行情(qing)緒識別。
實(shi)驗(yan)顯示，EQ-Radio識(shi)別情(qing)緒的(de)準確(que)性和最(zui)先進的(de)ECG系統(tong)不相(xiang)上下。如(ru)果針對單個研究對象(xiang)訓練EQ-Radio，其準確(que)率為87%，ECG系統(tong)識(shi)別的(de)準確(que)率為88.2%。如(ru)果是針對所有的(de)研究對象(xiang)，EQ-Radio的(de)準確(que)率為72.3%，ECG系統(tong)識(shi)別的(de)準確(que)率為73.2%。同樣的(de)實(shi)驗(yan)中，基于圖像的(de)情(qing)緒識(shi)別系統(tong)的(de)準確(que)率最(zui)低，僅為39.5%。
目前，EQ-Radio的早期版本(ben)已經(jing)在波士頓15戶家(jia)庭中進行測(ce)(ce)試(shi)，其中就包括Katabi教授(shou)家(jia)中。Katabi教授(shou)用(yong)EQ-Radio來監測(ce)(ce)自己的睡眠模式、進食習慣，即使你和它不在同一(yi)間房間，它也能夠監測(ce)(ce)你的身(shen)體特征和情(qing)緒。
EQ-Radio的應用(yong)(yong)場(chang)景非常多，用(yong)(yong)于醫院急診室可(ke)以(yi)監測等(deng)待(dai)治療病人的狀(zhuang)態(tai)；用(yong)(yong)于電(dian)影(ying)院，電(dian)影(ying)制(zhi)作(zuo)(zuo)者(zhe)可(ke)以(yi)知道觀(guan)眾(zhong)對電(dian)影(ying)的真實評價，商家(jia)可(ke)以(yi)更針對性(xing)制(zhi)作(zuo)(zuo)符合消費者(zhe)口味的商品(pin)，等(deng)等(deng)。
然而，什(shen)么時候(hou)、什(shen)么場景能夠使用EQ-Radio卻是個問題，有些時候(hou)人(ren)們努力保持表情和聲音(yin)的平穩(wen)，就是因(yin)為不想泄(xie)露(lu)他(ta)們心(xin)底真正隱藏的情緒。人(ren)們終將要(yao)在「美(mei)好的謊言」和「難以接受的真話」之間進行(xing)抉擇。
最后(hou)，對于男(nan)孩來說(shuo)，應該選A.走(zou)(zou)還是選B.不走(zou)(zou)呢？
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