Вчені пов’язують людські емоції зі штучним інтелектом

Уявіть собі світ, де ваш смартфон може визначити ваш настрій лише за тим, як ви вводите повідомлення чи за тоном вашого голосу. Уявіть автомобіль, який налаштовує свій музичний список відтворення відповідно до рівня вашого стресу в години пік. Ці сценарії — не просто футуристичні фантазії. Вони є проблиском у швидко розвиваючу сферу афективного обчислення.

Ефективні обчислення — це багатодисциплінарна галузь, що об’єднує інформатику, інженерію, психологію, неврологію та інші суміжні дисципліни. Нещодавно в журналі Intelligent Computing було опубліковано новий вичерпний огляд ефективних обчислень. У ньому описано останні досягнення, виклики та майбутні тенденції.

Сфера застосування та застосування ефективних обчислень

Ефективні обчислення дозволяють машинам сприймати, розпізнавати, розуміти та реагувати на людські емоції. Він має різні застосування в різних секторах, таких як освіта, охорона здоров’я, бізнес-послуги та інтеграція науки та мистецтва. Емоційний інтелект відіграє важливу роль у взаємодії людини з машиною, а афективні обчислення можуть значно покращити цю взаємодію.

Відповідно до огляду, дослідження в цій галузі охоплюють п’ять основних аспектів: базову теорію емоцій, збір емоційних сигналів, аналіз настроїв, мультимодальне злиття, а також генерацію та вираження емоцій.

Методи дослідження та зростання

Щоб покращити загальне розуміння теорії, технічних методів і застосувань афективного обчислення, дослідники виконали статистичний аналіз за допомогою бібліометричного методу. Бібліометрія застосовує кількісні методи, такі як математика та статистика, до наукової чи іншої літератури та обробляє статистичні дані на основі теорії інформатики.

Ключові слова, призначені до статей авторами в області афективного обчислення, були проаналізовані на частоту та спільність, і основні ключові слова серед них були згруповані, щоб отримати п’ять кластерів. Авторство зображення: Guanxiong Pei та ін.

Відповідно до даних, зібраних у бібліометричному дослідженні, кількість статей, опублікованих у сфері ефективного обчислення, значно зросла з 1997 року, зі постійним зростанням публікацій до 2009 року, після чого стрімке зростання з 2010 по 2019 рік завдяки прогресу в глибокому навчанні. Однак після 2019 року зростання затрималося, можливо, через уповільнення інновацій у глибокому навчанні та вплив пандемії COVID-19 на наукові кола. Китай лідирує у світі за обсягом публікацій, за ним йдуть Сполучені Штати, Індія, Великобританія та Німеччина.

Дослідження цієї галузі публікуються в багатьох журналах, причому науковці в галузі афективного обчислення віддають перевагу журналам високого рівня, таким як IEEE Transactions on Affective Computing, Expert Systems with Applications і Knowledge-Based Systems.

Міждисциплінарні дослідження та інновації

Ефективні обчислювальні дослідження охоплюють такі дисципліни, як інформатика, інженерія, нейронауки та інші дисципліни. Основними темами дослідження в цій галузі, визначеними за допомогою частотного аналізу ключових слів, є обробка природної мови, розпізнавання виразу обличчя, взаємодія людини з комп’ютером, аналіз афективних розладів і мультимодальний аналіз емоцій.

Найпопулярніші навчальні заклади в цій галузі включають Наньянський технологічний університет, Імперський коледж Лондона та Університет Цінхуа. Міжнародна співпраця широко поширена, зокрема між Китаєм і США. Науковці цієї галузі переважно зосереджені в Азії та Північній Америці.

Етичні міркування та майбутні тенденції

Ефективні обчислення, галузь, яка поєднує технологію з тонким розумінням людських емоцій, переживає сплеск інновацій і пов’язаних з ними етичних міркувань. Інновації, визначені в огляді, включають методи генерації емоцій, які підвищують природність взаємодії людини з комп’ютером за рахунок підвищення реалістичності виразів обличчя та рухів тіла аватарів і роботів.

Розробка детальних моделей класифікації почуттів також просувається вперед, що дозволяє краще зрозуміти змішані емоції, які виникають у повсякденному житті. Когнітивна нейронаука дає цінне розуміння нейронної основи емоцій, що має вирішальне значення для розробки систем, які можуть достовірно імітувати емоційні реакції.

Тим часом як повідомляється, галузь розширює свою увагу з індивідуальних емоцій на груповий рівень, визнаючи важливість колективного впливу на поведінку споживачів і умови, такі як робочі місця. Крім того, дослідники вирішують проблему культурного розмаїття, розробляючи моделі, які можуть адаптуватися до різних емоційних проявів у різних культурах. Такі дослідження передбачають розгляд етичних проблем і питань конфіденційності та підтримку встановлення міжнародних стандартів для регулювання використання емоційних даних.

Дослідники виявили кілька сучасних тенденцій, які, ймовірно, збережуться. Наприклад, побудова великомасштабних мультимодальних наборів даних є важливою для навчання надійних афективних обчислювальних систем, і існує зростаюча тенденція до збору та аналізу даних, які відображають природні емоційні прояви. Технологія мультимодального синтезу вдосконалюється для ефективної інтеграції інформації з різних джерел, наприклад виразу обличчя, голосу та тексту, для підвищення точності розпізнавання емоцій. Крім того, галузь рухається до підходу, орієнтованого на знання, інтегруючи експертні знання, щоб компенсувати обмеження даних і підвищити ефективність обчислень.

Застосування та майбутній потенціал

Ефективні обчислення застосовуються до політичних промов, музики, драми та образотворчого мистецтва для прогнозування емоційних реакцій і посилення емоційного вираження. Цей міждисциплінарний підхід не тільки розширює можливості ефективних обчислень, але й відкриває нові шляхи для досліджень і застосування.

Майбутнє застосування афективних обчислень у різних областях демонструє великі перспективи, особливо завдяки прогресу в афективних інтерфейсах «мозок–комп’ютер», емпатійному діалозі між людиною та комп’ютером, ухваленні рішень на основі емоцій та емоційній віртуальній реальності. Ефективні інтерфейси мозок–комп’ютер, які використовують неврологічні сигнали, є інструментальними для вимірювання та регулювання емоційних станів, сприяючи клінічній діагностиці, терапії та військовим застосуванням. Емпатичний діалог між людиною та комп’ютером спрямований на створення взаємодії, більш схожої на людину, шляхом використання мультимодальних емоційних сигналів, пропонуючи потенціал для спілкування з людьми похилого віку та інтелектуального обслуговування клієнтів.

Прийняття рішень на основі емоцій включає емоційні змінні в процеси прийняття рішень машиною, потенційно оптимізуючи результати в таких сферах, як безпека виробництва та допоміжне водіння. Ефективна віртуальна реальність відіграє вирішальну роль у побудові захоплюючих метавсесвітів, використовуючи емоційно багаті аватари для залучення користувачів, таким чином полегшуючи застосування у віртуальній соціалізації, прив’язках і маркетингу.