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第9章 情感计算方法与模型(4)

关于模拟人类生理变化的模型,布鲁塞尔大学的Dolores Canamero建立了一个情感系统,用模拟生理变化的结果来产生情感。Dolores的这个系统是模拟的二维世界的一个部分,其中的居民被称作“Abbotts”和“EnEmies”。EnEmies在现在的系统中没有情感。但是一些Abbotts的行为、动机和情感都被设计成用来对付EnEmies。每一个Abbotts的行为、动机和情感都有相对应的生理含义。

Abbotts的动机强度,以及相应的行为,将受情感的影响。Abbotts有6种主要情感:恐惧、愤怒、悲伤、快乐、厌烦和感兴趣。情感可由外部事件诱发,或者由它们内部生理变化或模式触发。

Canamero系统说明,计算机具有模拟生理情感诱因和情感影响生理的能力。这类模拟系统是帮助我们了解情感合成与情感影响的一种重要方法。此外,可以把人类生理系统功能和计算机操作系统功能进行对比,如:两种系统避免病毒入侵的不同方式,或者两种系统执行各种控制功能的不同方式。

3.3.3情感合成的应用

本节归纳了计算机合成情感与计算机其他过程相互作用的模型,特别是在它如何用于实现多种情感,影响学习和行为。

阿姆斯特丹大学的NiceFrijda提出了一种情感评价理论,其中说明了建立计算机情感以影响各种控制过程的方法,如下所述的原理的实现。他的学生JaapSwaqerman在计算机程序人工情感实现系统ACRES(ArtificialConcernREalizationSytEm)中部分实现了Frijda的理论。ACRES的主要任务是,掌握交互中的用户情感的指示。ACRES试图通过利用用户展示的成千上万的场景,理解什么引起情感的产生,模仿人类是如何从全部的体验中获取知识的。通过这样的相互作用,ACRES记录下自己内部的情感状态,只要用户要求,就能相应地展示给用户。在这里,ACRES是探索情感如何产生以及如何影响行为的重要的试验。特别是,ACRES显示了几种重要的功能,包括可以运用情感来解决用户的所有需求,包括中断当前的任务、进行资源重分配以及提出问题等。ACRES的实验结果说明,情感不只是为了简单社交,它具有在复杂和不可预测的环境下,满足有限资源和多目标运行系统所需要的低层次控制能力。

将情感对学习的影响付诸实现,是实现有情感系统第五种成分中的重要部分。这部分可以用BrcceeBlunberg麻省理工学院媒体实验室的工作来说明。Blunberg的动画狗SilasT,它没有明显的情感模型、情感状态或者情绪,但是它的表达和行为受到表示情感和其他内部状态,如饥饿或口渴等的内部变量的影响。虽然Silas的情感简单并且是硬接线的,但是有一项关键特征,这是在其他模型中还没有的,就是学习的能力,特别是其本身情感能影响其所学的能力,Silas内部变量的变化驱动了学习过程。

情感研究的最主要问题是,如何将情感状态映射到行为运动中去。实验表明,情感促使人寻找解决的方法,但是不会自动告诉人究竟能够用什么方法。情感激发行为,且可以使行为产生偏向性,但是情感不完全决定行为。

单一的情感可以同时完成多件事情。例如,负面情感一方面产生坏的感觉,同时又可以触发对这种不良感觉诱因做重新评价,继而学习如何在将来避免它。假设在学习中,机器预测到如果不把一个紧急的、重要的新闻传给你,它会中断自己的学习过程而把这条信息传送给你。即使像愤怒、沮丧等这样的负面情感也能对系统有益,可以帮助它集中注意力于目标上,促使它重新评估所处的情境,并寻求改善情境的方法。换句话说,情感状态在同时运行多种任务的机器上产生内部控制信号,在到了需要改变的时刻提醒机器注意,这些信号不仅可以对学习产生影响,而且也能对记忆、感觉以及其他重要功能产生影响。

情感对人类最重要的影响之一就是对理性决策的影响,灵活和智能的决策是人工智能研究的非常困难的目标。计算机专家们发现一个可能性会产生出几个新的可能性。这些问题的有效解决,是计算机领域科学家长期追寻的目标。另一方面,人类一直在解决难处理的问题,一个具有爆炸式的可能结果的问题是没有时间进行一一评价的。毫无疑问,在这些方面及其他方面上人类是更加擅长,但是有可能忽略了一个关键问题,它比人类解决问题的能力更为重要:即用感觉和直觉来指导推理和决策。

情感不仅在最终决策时起到关键的作用,而且在搜集信息的整个过程中,都起着重要的作用,人类用感觉去探索和把握世界,当面对复杂情境时做出相应的决策,这些感觉被称为“知觉”,或“辨别能力”,也可以说是“内在的感觉”。无论怎样被称呼,它其实是一种情感强有力影响人类认知和行为机制。尽管知识不够充分、记忆有限、处理速度相对较慢,但是人类能够以非凡的智能灵活地做出反应。总之,人类做出智能决策的一个最基本组成部分是情感,而情感能力是可以被赋予计算机系统的。

影响人类学习和决策的同一情感,也影响记忆的恢复和其他很多认知的过程。科学家认为,概念、观点、计划和经验所具有的诱力存储在我们的记忆中。Bechara等人提出,这些机制可以有效帮助人选择有利的行为方式。这些情感的倾向机制,既可发生在模式识别和推理之前,也可一起同时发生,而这些都会很大程度上决定了识别和推理的效率。当人们需要做出决策时,具有各种诱力的感觉会帮助人尽一切可能地避免出现坏的结果,得到好的结果。通过对大脑额叶前受损病人的研究表明,这些倾向机制在用于推理的陈述性只是激活之前就明显起作用了。

因为记忆包含了决策以及认知的各个方面的影响,可能是通过情感对记忆的影响才具有的。Bower和Cohen关于心境和谐的记忆恢复和学习的发现,提出了表示情感和记忆相互作用及其对认知过程影响的一些模型,包括Pfeifer和Nicholes提出的FEELER模型,Dyer等人提出的DAYDREAMER模型。而Dyer等人提出的模型不仅能实现情感的推理,而且可利用评价过程产生内部情感状态。这些内部情感状态,将利用心境和谐的记忆恢复影响,来影响系统的计划、学习、会议、假设场景的产生,或者空想。这个模型受到以下两个发现的启发,一个是心境和谐的记忆恢复方面的发现,另一个是LeDoux关于扁核桃和其他皮层下结构在处理情感中作用的发现。巴西圣保罗大学的AluizioAraujo建立了一个模型,试图集成低层次生理反应和对认知的高层次影响。Araujo的模型通过激励和诱力二维来表示情感,它包括两个相互作用的神经网络,“情感网络”和“认知网络”,它们被设计为大致接近人类大脑边缘叶和皮层结构的作用。第一个网络对引入刺激的情感内涵进行评估并输出个体的情感状态。它执行相对简单的处理,并如同边缘叶结构一样给出一种快速反应,第二个网络执行认知功能,比如对单词和单词组合的检索,它对输入执行较精细的处理,并如同皮层一样做出一种较慢的反应。Araujo的双网络模型是用于模拟心境和谐的记忆恢复和学习的效果,以及焦虑和任务的困难程度对于记忆性能的影响。Araujo模型是向融合了情感和记忆的最关键的一步,但并不是简单的添加功能,而是一个密切的相互交织的机制。人类可以通过感觉对诱力进行编码。而这感觉,就是人类情感体验中的主观感觉。要赋予计算机感觉,则会产生意识和生理感知问题,这些方面科学家们目前还没有提出可行的解决办法。

人类的情感是很难定义的,所有人都具有情感,但是科学家对情感还是缺乏深入的研究,更远远不能用计算机实现情感。身体运动感觉的系统模拟,和身体感知上的有意识还存在一定区别,计算机具有与人类差别很大的系统结构,因此两者产生的感觉也是很不同的。换句话说,我们赋予计算机的情感体验,不是人类情感体验的简单复制,计算机还不能感觉到人类全部的感觉。

人类的情感系统由很多不同的成分组成,而且在不同情境下运用这些情感的方式也各不相同。很难对情感给出一个统一的标准定义,主要的原因是在于它是由许多不同的成分构成的。所以当合成情感时,不同的成分需要不同的机制。

另外,情感是个大的分类,其中还有很多细分情感,比如艺术感知体验,就是很难定义和分类的情感。当合成情感时,不只是考虑认知、生理,或行为模型的一个方面,而要考虑它们中每一方面是如何在一起作用的。如果某成分是低层次的,则基于信号的表示和联结主义的相互作用就足以将其实现。如果情感是高层次的,则基于规则的推理将会是有用的。无论是哪一种情况,完整的信号系统中需要控制机制作为它的一个部分。但是,统一的模型也不是最好的方法,最好是把它们组合到同一个系统之中,保证它们能联合起作用。这样,情感的控制作用就可以进行检验了。

MarvinMinsky指出关键问题不是机器是否能有情感,而是没有情感的机器怎么能是智能的,情感合成功能是计算机智能化的前提条件。本节主要描述了情感的合成,集中讨论了基于认知和非认知机制出生情感的各种模型。认知产生情感是最容易在人工智能(AI)系统中实现的,因为情感理论通常是由规则来描述的,认知产生情感可以直接借用,并且在计算机中做基于规则的方法去实现。本节还描述了合成情感对其他认知和物理过程影响的各种方式。认知过程集中在学习、决策和记忆方面,物理过程考虑计算机中的不同控制机制,以及人类身体系统的模拟。

一般说来,情感计算应有多种层次的工具,可以将低层次和高层次模型结合起来,使用数值和符号的两种表示,应用信号处理、模式识别、学习、常识推理工具等等。其中许多是合适的,但是现在还没有完全的情感系统,至少还没有任何足以与人类的情感系统竞争的系统。

3.4本章小结

本章主要概述了人类内在情感研究,其中包括情感计算研究的发展状况,情感计算中的关键性问题。总之,情感是人类固有的本能,情感对于人类进化发展并不是多余的,有着非常重要的影响作用,对于人的感知、推理、决策、创造等智能发展方面有不可缺少的作用,同样,在社交中情感也是关键的一个部分。因此,心理学家和教育学家重新给“智能”下了定义,提出将情感和社会技能等也包括进来,比如可以包括艺术感知、智能教育等方面。

人类的情感体验对于身体运动行为和自然的人机交互中起着关键性的作用,为了实现人性化和更实际的目的,需要融合内在情感以及外在的身体运动行为,从而能够让计算机在与人类互动时表现地更智能,实现更为自然、和谐的人机交互。

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