未来人机工程学数字化PPT课件

1、 由于人类之间的沟通与交流是自然而富有感情的，因此，在由于人类之间的沟通与交流是自然而富有感情的，因此，在人机交互的过程中，人们也很自然地期望计算机具有情感能力。人机交互的过程中，人们也很自然地期望计算机具有情感能力。情感计算（情感计算（Affective ComputtingAffective Computting）就是要赋予计算机类似于）就是要赋予计算机类似于人一样的观察、理解和生成各种情感特征的能力，最终使计算人一样的观察、理解和生成各种情感特征的能力，最终使计算机像人一样能进行自然、亲切和生动的交互。数字化是虚拟化机像人一样能进行自然、亲切和生动的交互。数字化是虚拟化的前提。的前提。第

2、1页/共16页情感也可计算情感也可计算? ? 有关人类情感的深入研有关人类情感的深入研究，早在究，早在1919世纪末就进行了。世纪末就进行了。然而，除了科幻小说当中，然而，除了科幻小说当中，过去极少有人将过去极少有人将“感情感情”和和无生命的机器联系在一起。无生命的机器联系在一起。只有到了现代，随着数字信只有到了现代，随着数字信息技术的发展，人们才开始息技术的发展，人们才开始设想让机器（计算机）也具设想让机器（计算机）也具备备“感情感情”。从感知信号中。从感知信号中提取情感特征，分析人的提取情感特征，分析人的情感与各种感知信号的关联，情感与各种感知信号的关联，是国际上近几年刚刚兴起的是国际上近

3、几年刚刚兴起的研究方向。研究方向。第2页/共16页 人的情绪与心境状态的变化总是伴随着某些生理特征或行为特征的起伏，它受到所处环境、文化背景、人的个性等一系列因素的影响。 人们通过一系列的面部表情、肢体动作和语音来表达情感，又通过视觉、听觉、触觉来感知情感的变化。 视觉察觉则主要通过面部表情、姿态来进行；语音、音乐则是主要的听觉途径；触觉则包括对爱抚、冲击、汗液分泌、心跳等现象的处理。 第3页/共16页 未来人机工程-数字化的计算研究的重点就在于通过各种传感器获取由人的情感所引起的生理及行为特征信号，建立“情感模型”，从而创建感知、识别和理解人类情感的能力，并能针对用户的情感做出智能、灵敏、友

4、好反应的个人计算系统，缩短人机之间的距离，营造真正和谐的人机环境。 第4页/共16页 未来人机工程-数字化的情感计算是一个高度综合化的技术领域。到目前为止，有关研究已经在人脸表情、姿态分析、语音的情感识别和表达方面获得了一定的进展。 第5页/共16页 随着计算机技术的飞速发展，为了满足通信的需要，人们进一步将人脸识别和合成的工作融入到通信编码中。最典型的便是MPEG4 V2视觉标准，其中定义了3个重要的参数集：人脸定义参数、人脸内插变换和人脸动画参数。表情参数中具体数值的大小代表人激动的程度，可以组合多种表情以模拟混合表情。 在目前的人脸表情处理技术中，多侧重于对三维图像的更加细致的描述和建模

5、。通常采用复杂的纹理和较细致的图形变换算法，达到生动的情感表达效果。在此基础上，不同的算法形成了不同水平的应用系统。第6页/共16页未来人机工程-数字化 虽然人脸、姿态和语音等然人脸、姿态和语音等均能独立地表示一定的情感，均能独立地表示一定的情感，但人在相互交流的过程中却总但人在相互交流的过程中却总是通过上面信息的综合表现来是通过上面信息的综合表现来进行的。进行的。 所以，惟有实现多通道的所以，惟有实现多通道的人机界面，才是人与计算机最人机界面，才是人与计算机最为自然的交互方式，它集自然为自然的交互方式，它集自然语言、语音、手语、人脸、唇语言、语音、手语、人脸、唇读、头势、体势等多种交流通读、

6、头势、体势等多种交流通道为一体，并对这些通道信息道为一体，并对这些通道信息进行编码、压缩、集成和融合，进行编码、压缩、集成和融合，集中处理图像、音频、视频、集中处理图像、音频、视频、文本等多媒体信息。文本等多媒体信息。 第7页/共16页未来人机工程-数字化与个性化服务 随着未来人机工程-数字化的研究的进一步深入，人们已经不仅仅满足于将其应用在简单的人机交互平台中，而要拓展到广泛的界面设计、心理分析、行为调查等各个方面，以提高服务的质量，并增加服务的个性化内容。 在此基础上，有人开始专门进行情感智能体的研究，以期通过情感交互的行为模式，构筑一个能进行情感识别和生成的类生命体，并以这个模型代替传统

7、计算中的有些应用模型中，使电脑和应用程序更加鲜活起来，使之能够产生类似于人的一些行为或思维活动。这一研究还将从侧面上对人工智能的整体研究产生较大的推动作用。 第8页/共16页 智能交互技术试图在人和计算机之间建立精确的自然交互方式，将会是计算技术向人类社会全面渗透的重要手段。未来随着技术的不断突破，情感计算的应用势在必行，其对未来日常生活的影响将是方方面面的。 情感计算将有效地改变过去计算机呆板的交互服务，提高人机交互的亲切性和准确性。一个拥有情感能力的计算机，能够对人类的情感进行获取、分类、识别和响应，进而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，甚至帮助人们便于理解

8、自己和他人的情感世界。 第9页/共16页 未来人机工程-数字化的相关研究还能够给涉及电子商务领域的企业带来实惠。已经有研究显示，不同的图像可以唤起人类不同的情感。例如，蛇、蜘蛛和枪的图片能引起恐惧，而有大量美元现金和金块的图片则可以使人产生非常强烈的积极反应。如果购物网站和股票交易网站在设计时研究和考虑这些因素的意义，将对客流量的上升产生非常积极的影响。 在信息家电和智能仪器中，增加自动感知人们的情绪状态的功能，可以提供更好的服务。 在信息检索应用中，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度和效率。 在远程教育平台中，情感计算技术的应用能增加教学效果。 利用多模式的情感交互技术，

9、可以构筑更贴近人们生活的智能空间或虚拟场景等等。 情感计算还能应用在机器人、智能玩具、游戏等相关产业中，以构筑更加拟人化的风格和更加逼真的场景。 第10页/共16页 科学家针对肢体运动，专门设计了一系列运动和身体信息捕获科学家针对肢体运动，专门设计了一系列运动和身体信息捕获设备，例如运动捕获仪、数据手套、智能座椅等。国外一些著名的大设备，例如运动捕获仪、数据手套、智能座椅等。国外一些著名的大学和跨国公司，例如麻省理工学院、学和跨国公司，例如麻省理工学院、IBMIBM等则在这些设备的基础上构等则在这些设备的基础上构筑了智能空间。筑了智能空间。 同时也有人将智能座椅应用于汽车的驾座上，用于动态监测

10、驾驶同时也有人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绪状态，并提出适时警告。意大利的一些科学家还通过一系人员的情绪状态，并提出适时警告。意大利的一些科学家还通过一系列的姿态分析，对办公室的工作人员进行情感自动分析，设计出更舒列的姿态分析，对办公室的工作人员进行情感自动分析，设计出更舒适的办公环境。适的办公环境。 第11页/共16页数字化-认知科学 未来人机工程-数字化计算理论通过计算机的分析和处理手段，将情感的研究从感性认知角度，上升为可计算模型，对在认知科学上探索大脑对信息的分析与处理的机理、进一步加深对大脑中情感概念的解析和理解将具有极其重要的科学意义。 情感计算的研究是面向和谐的人机交互领域中不可或缺的重要内容，也是人工智能研究领域极具挑战性的课题。 第12页/共16页未来人机工程-数字化面临的挑战 由于缺乏较大规模的情感数据资源，情感计算的发展受到一定的限制，而且多局限在语音、身体语言等具体而零散的研究领域，仅仅依靠这些还难以准确地推断和生成一个人的情感状态，并进行有效的情感交互。目前，科学家们正在积极地探索多特征融合的情感计算理论模型。 第13