沒有情緒的人工智能如何識別人類的情緒？ | 機智過人
?蛟龍突擊隊
編者按
從了解情緒變化過程中肌肉的變化，到利用機器識別人類的情緒，我們對情緒的認知是個漫長而又漸進的過程。最新一期的《機智過人》，展示了機器成功識別人類不易觀察的情緒變化的案例。人類的情緒為何會被識別？機器又如何能夠判斷出人類情緒變化的？這是本文要回答的兩個問題。
撰文 | 陳燕惠
責編 | 程 莉
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黑色戰(zhàn)服、極短板寸以及犀利的目光，在海軍戰(zhàn)士中格外搶眼，這種特種作戰(zhàn)隊伍就是蛟龍突擊隊。遠赴亞丁灣，執(zhí)行護航任務、解救被海盜劫持的貨船、參與也門撤僑行動，滲透潛入地區(qū)，解救中國公民，他們是不折不扣的鋼鐵戰(zhàn)士。特別值得稱道的是，他們的心理素質(zhì)尤其過硬，在他們堅毅的臉上，看不出任何情緒的波動。
8月25日，蛟龍突擊隊的8名退伍軍人作為超級檢驗員，來到《機智過人》第二季的節(jié)目現(xiàn)場，一同接受檢驗官：人工智能警察——阿爾法鷹眼和一線刑警心理咨詢師——孟偉的輪番考驗：他們細微的情緒變化，能不能被識別？
經(jīng)過兩輪激烈的對戰(zhàn)，極善于觀察人類情緒的行業(yè)檢驗官孟偉，最終卻在僅憑視頻監(jiān)測的 “阿爾法鷹眼”面前敗下陣來。
情緒為何難以控制？
情緒(emotion)一詞，最早可追溯到1579年，來源于法語單詞émouvoir，意為挑起或攪動。因此，情緒事實上即是多種感覺、思想和行為交織一起，綜合產(chǎn)生的心理和生理狀態(tài)。從生物進化角度而言，情緒可以分為基本情緒和復合情緒，而前者主要由6種基本的形式構(gòu)成，包括高興、憤怒、驚訝、厭惡、悲傷和害怕，是與生俱來的，為人和動物所共有。
?電影《頭腦特工隊》中的五種情緒小人：樂樂、怕怕、怒怒、厭厭和憂憂。
情緒通常表現(xiàn)出明顯的沖動性和外部特征，包括：認知評估、身體反應、主觀體驗（如喜悅、憤怒，悲傷等）、外在表現(xiàn)（面部表情、身體姿態(tài)和動作等）和行動傾向（產(chǎn)生動機）。情緒機制是人類經(jīng)歷漫長進化過程之后而固化的一種本能。例如，在原始社會，當我們的祖先面對猛虎野獸攻擊時，他們通常會產(chǎn)生恐懼的情緒，并在這種情緒的指導下出現(xiàn)手心出汗、臉色蒼白、瞳孔縮小等一系列面部和身體的生理變化，做出遠高于理性分析的反應速度從而得以存活。所以說，情緒機制是人類經(jīng)歷漫長進化過程之后固化的一種本能。
情緒的產(chǎn)生和調(diào)節(jié)受到三個因素的影響：遺傳學、大腦發(fā)育以及后天訓練。
當一個人的情緒體驗和情緒反應出現(xiàn)異常，嚴重影響正常生活和社會活動時，就會出現(xiàn)情緒障礙，例如焦慮、抑郁和躁狂癥等。究其原因，可能是遺傳因素在情緒障礙的發(fā)病中導致機體產(chǎn)生易感性，容易受到特定環(huán)境因子的促發(fā)。
當情緒壓倒理性時，我們認為“情緒腦”在其中起到關(guān)鍵作用。與情緒有關(guān)的腦區(qū)出現(xiàn)異常發(fā)育、發(fā)育不全或者損壞的條件下，情緒也會失控。其中腦區(qū)損壞的最著名的例子就是，1848年，鐵路建筑工人Phineas Gage頭部受到嚴重的貫穿性創(chuàng)傷，損壞了負責情緒抑制的前額葉，奇跡生還后，性格大變，情緒非常不穩(wěn)定。
?Phineas Gage受傷的情況
知人知面又知心的阿爾法鷹眼
盡管情緒的調(diào)節(jié)容易受到諸多先天因素（遺傳和發(fā)育）和后天腦部損傷的影響，但在日常生活中我們會發(fā)現(xiàn)有一些特殊的人群，例如演員和戰(zhàn)士，接受嚴苛的訓練后，可以近乎完美地控制自身的情緒反應。在機智過人的節(jié)目現(xiàn)場，蛟龍突擊隊隊員，正是這樣一群擁有著超常心理素質(zhì)和自控能力的人群。
蛟龍突擊隊的選拔是個萬里挑一的過程，每位戰(zhàn)士都必須完成兩個方面的訓練，即惡劣自然環(huán)境的適應性訓練和肉體承受的極限訓練。其中，狙擊手的情況更為特殊，除了精確的射擊技術(shù)，狙擊手們還需長期接受情緒控制方面嚴格的定型、定力和專注力訓練，這些使得他們在面臨重大危機和傷痛時，也不會表現(xiàn)出太大的情緒波動。
節(jié)目現(xiàn)場，身經(jīng)百戰(zhàn)的蛟龍突擊隊前成員們需要在節(jié)目中接受兩輪特殊的檢驗。第一局中，班長、觀察兵、狙擊手、機槍手和醫(yī)療兵等8位戰(zhàn)士需依次帶上耳機，蒙眼組裝槍械。而第二局，戰(zhàn)士們則要手持親人照片凝視10秒（其中狙擊手的照片與別人不同），在這個過程中，既不能說話，也不能做任何動作。每輪對戰(zhàn)結(jié)束之后，行業(yè)檢驗官孟偉和阿爾法鷹眼將進行速度的比拼，找出真正的狙擊手。孟偉擁有15年一線刑警心理咨詢經(jīng)驗，阿爾法鷹眼號稱“用鷹的眼鏡直擊壞人的內(nèi)心，讓壞人無處藏身”。是人更能洞察同類，還是人工智能更勝一籌？
?誰才是真正的狙擊手？
孟偉警官主要采取問話的方式，從戰(zhàn)士們的面部微表情、肌肉收縮和語速等多方面進行綜合判斷，而“阿爾法鷹眼”則通過攝像頭采集人體面部視頻流，分析頭部和頸部微小肌肉振動的頻率和振幅等參數(shù)，甄別出有自體原發(fā)性焦慮緊張狀態(tài)的人員。最終，“阿爾法鷹眼”找到了真正的狙擊手。
人類情緒在機器下無所遁形
為何特種部隊完美的偽裝也會出現(xiàn)破綻？
節(jié)目嘉賓，清華大學魯白教授解釋道：“情緒的產(chǎn)生過程會反映在外周器官狀態(tài)變化。比如人受到外界刺激感到恐懼的時候，會出現(xiàn)心跳加速或心律不齊、呼吸短促或停頓和血壓升高等情況。這是因為人在不同的情緒狀態(tài)存在特定的自主神經(jīng)活動模式。”
情緒的自主神經(jīng)反應通常伴隨著交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)的活動變化，而下丘腦則能整合自主神經(jīng)系統(tǒng)的活動并控制情緒的行為表達，起到自上而下的調(diào)控作用。通過記錄皮膚導電率、血壓和心電圖以及測試者的主觀感受可以發(fā)現(xiàn)，電刺激下丘腦的不同核團，同樣也可以引起部分類似情緒表達（恐懼和憤怒）的自主反射，例如心跳速度、腸胃的蠕動、弓背以及瞳孔放大等現(xiàn)象。
情緒的識別，除了可以通過皮膚導電率進行“量化”之外，還可以通過腦電進行記錄。清華大學心理學系張丹教授，在Frontiers in Human Neuroscience上發(fā)表的一篇文章，針對10種不同類型的積極情緒的腦電表征進行分析，發(fā)現(xiàn)不同類別的積極情緒會誘發(fā)不同的腦活動，而且大腦存在不同的機制支撐積極情緒。
節(jié)目中“阿爾法鷹眼”采取的則是另外一種快速識別的方法，可以捕捉人眼無法察覺的細微變化。它的工作原理是通過采集3至5秒的人體臉部視頻流，基于前庭情感反射理論，將細致到0-1000μm振幅以及頻率為0-10Hz的肌肉振動進行建模分析，從而達到情感計算，是一種建立在人類自體原發(fā)性情感上的度量模型?！鞍柗椦邸钡恼麄€識別過程不受表情、人種、年齡和面部遮擋物影響，并且突破局限，覆蓋了傳統(tǒng)人臉識別技術(shù)不可檢測的盲區(qū)，真正實現(xiàn)監(jiān)控技術(shù)從“看人”、“識面”發(fā)展到“知心”的新水平。
?“阿爾法鷹眼”進行情緒識別的應用過程
生物識別技術(shù)的新突破和運用
在科技發(fā)展日新月異的今天，人臉識別技術(shù)已逐漸滲透到日常生活的方方面面。從傳統(tǒng)的攝像機、溫度檢測器和超聲波檢查等方式獲取數(shù)據(jù)，到如今的指紋支付、虹膜和聲紋識別以及步態(tài)分析等，生物識別技術(shù)不斷取得重大突破和進展。盡管如此，現(xiàn)有的人工智能識別技術(shù)處于IQ階段，學習過程就是建立大量數(shù)據(jù)庫，讓人工智能與大數(shù)據(jù)進行對比，從而得到結(jié)果。以“阿爾法鷹眼”為代表的生物識別3.0技術(shù)則規(guī)避了上述弊端，只需通過一個超過30萬像素的攝像頭和一個服務器即可實時監(jiān)測因為緊張、焦慮和壓力導致的情緒波動，實現(xiàn)非接觸式的人類情感計算，讓人工智能擁有“讀心術(shù)”，是互聯(lián)網(wǎng)視覺神經(jīng)系統(tǒng)與中樞神經(jīng)系統(tǒng)的情緒分區(qū)的完美結(jié)合。
未來幾年，隨著情感計算和情緒表現(xiàn)的深入研究，以及云端的AI和大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，完整的情緒識別技術(shù)和完整的危險人群預警與實時監(jiān)控系統(tǒng)有望形成。此外，對情緒和認知的研究還可以建立基于情商（EQ）的大數(shù)據(jù)，同更多的場景結(jié)合，實現(xiàn)更廣闊的應用，拓展到疾病篩查、教育、交通和金融風控等領(lǐng)域。
