自由Liberty案例研究：通過(guò)預(yù)測(cè)人的意圖，用姿勢(shì)和行為告知情感計(jì)算機(jī)

案例研究：通過(guò)預(yù)測(cè)人的意圖，用姿勢(shì)和行為告知情感計(jì)算機(jī)

情感計(jì)算是計(jì)算領(lǐng)域的一個(gè)研究領(lǐng)域，它表明，要使計(jì)算機(jī)能夠在更自然的程度上進(jìn)行交互，為了使計(jì)算機(jī)真正具有智能，計(jì)算機(jī)必須具有識(shí)別、理解、甚至擁有和表達(dá)情感的能力(Picard 1997)。本研究利用自由波氏菌(Polhemus Free)。

初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該情感計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠?qū)θ梭w姿態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并能成功地輸出正確的姿態(tài)分類，與所展示的運(yùn)動(dòng)相匹配。

工作如何推進(jìn)最先進(jìn)的狀態(tài)：情感計(jì)算機(jī)可以通過(guò)人所表現(xiàn)的行為來(lái)預(yù)測(cè)一個(gè)人的意圖，并根據(jù)對(duì)所要執(zhí)行的行為的認(rèn)識(shí)提供服務(wù)或功能。

動(dòng)機(jī)(已解決的問(wèn)題)：不同的人可以不同的方式表現(xiàn)出一種單一的行為；對(duì)某一特定運(yùn)動(dòng)的識(shí)別可以不同的方式進(jìn)行，也需要調(diào)整以適應(yīng)相同行為的不同速度和構(gòu)成它的交替運(yùn)動(dòng)。

在定義預(yù)期行動(dòng)的結(jié)果時(shí)，執(zhí)行行為的上下文也是最重要的；有感情的計(jì)算機(jī)需要有關(guān)于一個(gè)人所處環(huán)境的足夠數(shù)據(jù)。

導(dǎo)言

情感計(jì)算是計(jì)算領(lǐng)域的一個(gè)研究領(lǐng)域，它表明，要使計(jì)算機(jī)能夠在更自然的程度上進(jìn)行交互，為了使計(jì)算機(jī)真正具有智能，計(jì)算機(jī)必須具有識(shí)別、理解、甚至擁有和表達(dá)情感的能力。

行為是我們情緒的一種表達(dá)，可以為他人提供一定數(shù)量的關(guān)于他們心理狀態(tài)的信息。一個(gè)人的姿勢(shì)和行為可以告訴他們周圍的人他們打算采取的行動(dòng)，也就是說(shuō)，一個(gè)人可以通過(guò)根據(jù)先前的經(jīng)驗(yàn)來(lái)解釋他們的動(dòng)作來(lái)預(yù)測(cè)另一個(gè)人的行動(dòng)。

研究

本文介紹的研究目的是利用傳感器記錄所執(zhí)行的運(yùn)動(dòng)，捕捉人類的行為。這些數(shù)據(jù)將由一臺(tái)情感計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理，該計(jì)算機(jī)將試圖從其展示的行為中預(yù)測(cè)該人的意圖。

本文的其余部分介紹了本研究所采用的實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并對(duì)一些初步實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行了討論，并對(duì)今后的工作進(jìn)行了總結(jié)。

儀器及實(shí)驗(yàn)程序

為了捕捉行為，使用了Polhemus Free系統(tǒng)，該系統(tǒng)配備8個(gè)獨(dú)立傳感器，測(cè)量6度或基準(zhǔn)：空間坐標(biāo)X、Y、Z和方位坐標(biāo)X、Y、Z；每個(gè)傳感器每秒能夠產(chǎn)生240次更新。圖1：圖1顯示了附在主體上的Polhemus自由感應(yīng)器。

兩種行為從六個(gè)被試中捕捉到：一拳和一握手。三個(gè)傳感器綁在右臂上(圖1)，第一個(gè)位于手部(傳感器A)，第二個(gè)位于上臂(傳感器B)，第三個(gè)位于上臂(傳感器C)。

傳感器將它們的信息與產(chǎn)生低電磁頻率的固定發(fā)射機(jī)有關(guān)。

結(jié)果和討論

對(duì)Polhemus設(shè)備采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行離線分析。圖2示出了僅用于(傳感器A)的(傳感器A)的沖頭所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)僅附在手上。

X坐標(biāo)顯示手直接向穿孔袋移動(dòng)。Y坐標(biāo)顯示的是手在身體后面移動(dòng)，然后在移動(dòng)到目標(biāo)時(shí)的軌跡，Z坐標(biāo)顯示手向后和向上移動(dòng)，然后向目標(biāo)前進(jìn)時(shí)的高度。圖2：打孔行為的結(jié)果

圖3示出了僅用于傳感器A的握手所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，該傳感器與手相連。

X坐標(biāo)顯示手通過(guò)在身體前面橫過(guò)而向目標(biāo)移動(dòng)，這是由圖上的向上斜率所表示的。Y坐標(biāo)顯示手的前向運(yùn)動(dòng)。Z坐標(biāo)顯示手到接觸點(diǎn)的高度，由第一行表示，然后握手一次到休息位置，第二行。圖3：握手行為的結(jié)果

對(duì)每一主題的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析和比較，并與其重復(fù)次數(shù)進(jìn)行了比較。然后，將數(shù)據(jù)與其他試驗(yàn)對(duì)象的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析。初步結(jié)果表明，個(gè)體之間的重復(fù)差異很小；總體上，在相同行為的測(cè)試對(duì)象之間有很小的差異。

未來(lái)工作

計(jì)算機(jī)要能夠預(yù)測(cè)行為，首先必須能夠識(shí)別這些行為并理解它們。為此，迄今收集到的數(shù)據(jù)將用作神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和概率網(wǎng)絡(luò)等項(xiàng)目的培訓(xùn)集。一旦對(duì)這些網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了培訓(xùn)，它們將從更多的測(cè)試中獲得數(shù)據(jù)，以達(dá)到最高的識(shí)別率。一旦實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)，將對(duì)執(zhí)行相同結(jié)果所需數(shù)據(jù)最少的數(shù)據(jù)進(jìn)行精簡(jiǎn)。最后，網(wǎng)絡(luò)將被訓(xùn)練來(lái)預(yù)測(cè)行為，目的是創(chuàng)建一個(gè)實(shí)時(shí)系統(tǒng)來(lái)演示這一點(diǎn)。

結(jié)語(yǔ)

收集到的數(shù)據(jù)表明，在所展示的行為的所有階段，都有可能識(shí)別人類的行為并確定其運(yùn)動(dòng)軌跡。如果一個(gè)自主的情感計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠成功地處理這些數(shù)據(jù)，那么應(yīng)該有一個(gè)能夠識(shí)別和預(yù)測(cè)人類行為的系統(tǒng)。