沒有情緒的人工智慧如何識別人類的情緒？ | 機智過人

08-31

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?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

知識分子為更好的智趣生活 ID：The-Intellectual

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黑色戰服、極短板寸以及犀利的目光，在海軍戰士中格外搶眼，這就是特種作戰隊伍——蛟龍突擊隊。遠赴亞丁灣，執行護航任務、解救被海盜劫持的貨船、參與葉門撤僑行動，滲透潛入地區，解救中國公民，他們是不折不扣的鋼鐵戰士。特別值得稱道的是，他們的心理素質尤其過硬，在他們堅毅的臉上，看不出任何情緒的波動。

但是，8月25日，在《機智過人》第二季的節目現場，蛟龍突擊隊的8名退伍軍人的情緒變化居然被一台機器識別了出來，而且擅長觀察人類情緒的一線刑警心理諮詢師在兩輪的比拼中也敗給了機器。這到底是為什麼？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？

情緒為何難以控制？

情緒(emotion)一詞，最早可追溯到1579年，來源於法語單詞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，綜合產生的心理和生理狀態。從生物進化角度而言，情緒可以分為基本情緒和複合情緒，而前者主要由6種基本的形式構成，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。

情緒通常表現出明顯的衝動性和外部特徵，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（面部表情、身體姿態和動作等）和行動傾向（產生動機）。情緒機制是人類經歷漫長進化過程之後而固化的一種本能。例如，在原始社會，當我們的祖先面對猛虎野獸攻擊時，他們通常會產生恐懼的情緒，並在這種情緒的指導下出現手心出汗、臉色蒼白、瞳孔縮小等一系列面部和身體的生理變化，做出遠高於理性分析的反應速度從而得以存活。

情緒的產生和調節受到三個因素的影響：遺傳學、大腦發育以及後天訓練。

當一個人的情緒體驗和情緒反應出現異常，嚴重影響正常生活和社會活動時，就會出現情緒障礙，例如焦慮、抑鬱和躁狂症等。究其原因，可能是遺傳因素在情緒障礙的發病中導致機體產生易感性，容易受到特定環境因子的促發。

當情緒壓倒理性時，我們認為「情緒腦」在其中起到關鍵作用。與情緒有關的腦區出現異常發育、發育不全或者損壞的條件下，情緒也會失控。其中腦區損壞最著名的例子就是，1848年，鐵路建築工人Phineas Gage頭部受到嚴重的貫穿性創傷，損壞了負責情緒抑制的前額葉，奇蹟生還後，性格大變，情緒非常不穩定。

?Phineas Gage受傷的情況

知人知面又知心的「阿爾法鷹眼」

儘管情緒的調節容易受到諸多先天因素（遺傳和發育）和後天腦部損傷的影響，但在日常生活中我們會發現有一些特殊的人群，例如演員和戰士，接受嚴苛的訓練後，可以近乎完美地控制自身的情緒反應。在《機智過人》的節目現場，蛟龍突擊隊隊員，正是這樣一群擁有著超常心理素質和自控能力的人群。

蛟龍突擊隊的選拔是個萬里挑一的過程，每位戰士都必須完成兩個方面的訓練，即惡劣自然環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，狙擊手們還需長期接受情緒控制方面嚴格的定型、定力和專註力訓練，這些使得他們在面臨重大危機和傷痛時，也不會表現出太大的情緒波動。

身經百戰的蛟龍突擊隊前成員們需要在節目中接受兩輪特殊的檢驗。第一局中，班長、觀察兵、狙擊手、機槍手和醫療兵等8位戰士需依次帶上耳機，蒙眼組裝槍械。而第二局，戰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。

每輪對戰結束之後，刑警心理諮詢師孟偉和一個名叫「阿爾法鷹眼」的安檢產品將進行速度的比拼，找出真正的狙擊手。孟偉擁有15年一線刑警心理諮詢經驗，阿爾法鷹眼號稱「用鷹的眼鏡直擊壞人的內心，讓壞人無處藏身」。

是人更能洞察同類，還是機器更勝一籌？

?誰才是真正的狙擊手？

孟偉警官主要採取問話的方式，從戰士們的面部微表情、肌肉收縮和語速等多方面進行綜合判斷，而「阿爾法鷹眼」則通過攝像頭採集人體面部視頻流，分析頭部和頸部微小肌肉振動的頻率和振幅等參數，甄別出有自體原發性焦慮緊張狀態的人員。

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破綻？

「情緒的產生過程會反映在外周器官狀態變化。比如人受到外界刺激感到恐懼的時候，會出現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下存在特定的自主神經活動模式。」節目嘉賓，清華大學教授魯白解釋道。

情緒的自主神經反應通常伴隨著交感神經和副交感神經的活動變化，而下丘腦則能整合自主神經系統的活動並控制情緒的行為表達，起到自上而下的調控作用。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現，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象。

情緒的識別，除了可以通過皮膚導電率進行「量化」外，還可以通過腦電進行記錄。清華大學心理學系教授張丹，在Frontiers in Human Neuroscience上發表的一篇文章中，針對10種不同類型的積極情緒的腦電錶征進行分析，發現不同類別的積極情緒會誘發不同的腦活動，而且大腦存在不同的機制支撐積極情緒。

節目中「阿爾法鷹眼」採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採集3至5秒的人體臉部視頻流，基於前庭情感反射理論，將細緻到0-1000 μm振幅以及頻率為0-10 Hz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性情感上的度量模型。「阿爾法鷹眼」的整個識別過程不受表情、人種、年齡和面部遮擋物影響，並且突破局限，覆蓋了傳統人臉識別技術不可檢測的盲區。可以說，監控技術從「看人」、「識面」發展到「知心」的新水平。

?「阿爾法鷹眼」進行情緒識別的應用過程

生物識別技術的新突破和運用

在科技發展日新月異的今天，人臉識別技術已逐漸滲透到日常生活的方方面面。從傳統的攝像機、溫度檢測器和超聲波檢查等方式獲取數據，到如今的指紋支付、虹膜和聲紋識別以及步態分析等，生物識別技術不斷取得重大突破和進展。

儘管如此，現有的人工智慧識別技術仍處於IQ階段，學習過程就是建立大量資料庫，讓人工智慧與大數據進行對比，從而得到結果。以「阿爾法鷹眼」為代表的生物識別3.0技術則規避了上述弊端，只需通過一個超過30萬像素的攝像頭和一個伺服器即可實時監測因為緊張、焦慮和壓力導致的情緒波動，實現非接觸式的人類情感計算，讓人工智慧擁有「讀心術」。

未來幾年，隨著情感計算和情緒表現的深入研究，以及雲端的AI和大數據技術的發展，完整的情緒識別技術和完整的危險人群預警與實時監控系統有望形成。此外，對情緒和認知的研究還可以建立基於情商（EQ）的大數據，同更多的場景結合，實現更廣闊的應用，拓展到疾病篩查、教育、交通和金融風控等領域。

製版編輯 | 皮皮魚

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