Как искуственный интеллект может определить человеческие эмоции?

Эмоции и человек

Субъективный опыт людей заключается в том, что эмоции четко распознаются в нас самих и других. Эта кажущаяся простота распознавания привела к идентификации ряда эмоций, которые, как говорят, являются базовыми и универсальными для всех людей. Однако дебаты среди экспертов поставили под сомнение это понимание того, что такое эмоции. Недавно состоялось обсуждение развития различных взглядов на эмоции на протяжении многих лет.

В аккаунтах с “базовыми эмоциями” активация эмоции, такой как гнев, печаль или страх, “запускается” оценкой мозгом стимула или события в отношении целей воспринимающего или выживания. В частности, предполагается, что функция, выражение и значение различных эмоций биологически отличаются друг от друга. Тема, общая для многих базовых теорий эмоций, заключается в том, что должны существовать функциональные сигнатуры, которые различают разные эмоции: мы должны быть в состоянии определить, какую эмоцию испытывает человек, глядя на активность его мозга и / или физиологию. Кроме того, знание того, что человек видит, или более широкого контекста вызывающего события не должно быть необходимым, чтобы сделать вывод о том, что человек чувствует, наблюдая за биологическими сигнатурами.

В “конструкционистских” представлениях эмоция, которую человек испытывает в ответ на стимул или событие, “сконструирована” из более элементарных биологических и психологических компонентов. Двумя предполагаемыми составляющими являются “основной аффект” (характеризующийся, например, гедонической валентностью и физиологическим возбуждением) и концептуальное знание (такое как семантическое значение самих меток эмоций, например, слова “гнев”). Тема, общая для многих конструкционистских теорий, заключается в том, что различные эмоции не имеют определенного местоположения в нервной системе или отчетливых физиологических сигнатур, и что контекст является центральным для эмоции, которую испытывает человек, из-за доступности различных концепций, предоставляемых различными контекстами.

Субъективные ощущения являются сложным аспектом человеческого опыта, и их роль в нашей жизни может быть подобна побочным эффектам в работе электронных схем. Возможно, роботы могут функционировать без субъективных ощущений и только имитировать эмоции, такие как тоска, выпуская слезу из специальных каналов, или “радостно” обнимая нас после разлуки.

Однако, для того чтобы робот мог имитировать эмоции, ему необходимо знать, когда и как проявлять радость, лесть или ревность. В этом помогают когнитивные структуры эмоций. Например, если человек находит на улице стодолларовую купюру, он испытывает радость, начинает улыбаться и делится этой находкой с друзьями, чтобы похвастаться своей удачей. Таким образом, мы можем описать один из возможных алгоритмов поведения в случае обнаружения ценности. Когнитивной структурой радости может быть “получение ценности из внешнего мира без видимых причин”. Классификация эмоций занимается именно этим – формулировкой их определений и описанием их когнитивной структуры.

Одним из первых попыток определения эмоций была работа Спинозы, вероятно, в его книге “Этика, доказанная в геометрическом порядке” в 1677 году. Например, для Спинозы сострадание является формой грусти, возникающей из-за причинения вреда другому человеку.

Вильгельм Вундт, так же, сделал важный теоретический вклад в изучение эмоций, разделяя их на положительные и отрицательные. Однако до сих пор неясно, имеет ли каждая эмоция противоположную по знаку эмоцию. За последние сто лет различными авторами было предложено десятки подобных бинарных характеристик эмоций, и это стало популярным направлением исследований.

Вильнас, литовский психолог, отметил, что некоторые эмоции возникают до оцениваемого события, а некоторые – после. Например, если существует вероятность потерять большую сумму денег, возникает страх (до самого проигрыша), а после проигрыша возникает горе от потери этой суммы, подтверждающее предшествующий страх. Вильнас назвал эмоции, возникающие до события, “предшествующими”, а те, что возникают после, – “констатирующими”.

Исследование эмоций и их временных аспектов является сложной задачей, и различные подходы и теории продолжают развиваться в этой области.

Искусственный интеллект может определить человеческие эмоции с помощью различных методов и техник анализа данных.

Какие есть модели классификации эмоций?

Существует несколько моделей классификации эмоций, которые применяются в области искусственного интеллекта и обработки естественного языка. Вот некоторые из них:

Эмоций на основе двух бинарных свойств

Подход из статьи J. Gratch и S. Marsella предоставляет интересную классификацию эмоций на основе двух бинарных свойств: желательности (D) и вероятности (L). Эти параметры позволяют описать четыре ситуации, соответствующие различным эмоциональным состояниям:

1. Надежда: D > 0, L < 1 – положительная предшествующая эмоция. Пример: человек надеется выиграть в лотерее, хотя вероятность выигрыша не 100%.
2. Радость: D > 0, L = 1 – положительная констатирующая эмоция, подтвердившаяся надежда. Пример: человек выиграл в лотерее, и его надежда на выигрыш оказалась справедливой.
3. Страх: D < 0, L < 1 – отрицательная предшествующая эмоция. Пример: человек боится, что его заявка на работу может быть отклонена.
4. Горе: D < 0, L = 1 – отрицательная констатирующая эмоция, подтвердившийся страх. Пример: человек не получил работу, и его страх оказался обоснованным.

Такая классификация позволяет лучше понимать, как различные эмоции могут возникать в зависимости от ожиданий и исхода событий. Она также демонстрирует сложность и многообразие эмоциональных реакций, которые могут возникать у человека в различных ситуациях.

Подход Леонтьева В.О. к классификации эмоций

Его система классификации, основанная на трех бинарных признаках: желательности (D), вероятности (L) и направленности на себя или объект (Self/Object), представляет интересный и более сложный взгляд на эмоциональные реакции.

При использовании такой системы классификации возникает восемь различных эмоциональных состояний, которые описываются через восьмиугольник или куб, что отражает их взаимосвязь и разнообразие. Такой подход позволяет учитывать не только силу эмоции, но и ее направление, что добавляет более глубокое понимание эмоциональных реакций и их возможных причин и последствий.

Также интересно отметить схожесть данного подхода с математическими и физическими аналогиями, такими как линейные пространства с нормами и квантовая механика. Это показывает, насколько сложны и многоаспектны могут быть исследования в области психологии и эмоций.

Понимание эмоций и их классификация являются важными аспектами психологических исследований, и подход Леонтьева В.О. представляет ценный вклад в данную область, предоставляя более комплексную картину эмоциональных реакций человека.

ОСС+: Развитие и формализация классификации когнитивных структур эмоций

Исследование эмоций является одной из ключевых областей психологии и когнитивных наук. Одним из важных шагов в понимании эмоциональных состояний стала теория ОСС (Ortony, A.; Clore, G. L.; Collins, A. The Cognitive Structure of Emotions), представленная в 1988 году. Эта теория описывает 22 эмоции и оказала значительное влияние на исследования в области искусственного интеллекта. В статье C. Adam, A. Herzig, D. Longin были представлены логические структуры, которые определяют 22 эмоции из теории ОСС, однако их сложность может затруднять понимание эмоций.

В данной статье мы перескажем основные идеи теории ОСС и расширим ее до ОСС+, представив когнитивные структуры как развитие и упрощение логических структур. Помимо простых эмоций, которые будут обозначаться кратким обозначением (± ± Х → Y), мы рассмотрим также новые когнитивные структуры, которые не всегда могут быть названы эмоциями, и поэтому ОСС+ более подходяще называть классификацией когнитивных структур.

Простые эмоции:

1. Удовольствие от желаемого события ( + + Х → Y)
2. Неудовольствие от нежелательного события ( – – Х → Y)
3. Радость подтверждения желаемого ( + + Х → Y → Y)
4. Горе подтверждения нежелательного ( – – Х → Y → Y)
5. Страх предшествующего нежелательного ( – – Х → Y)

ОСС+ и классификация когнитивных структур: Далее в статье мы продолжим рассмотрение эмоций в порядке, приведенном в теории ОСС, но с расширением до ОСС+. Важно отметить, что все остальные эмоции классифицируются аналогично простым эмоциям.

6. Надежда на возможное желаемое ( + – Х → Y)
7. Интерес к возможному желаемому ( + – Х → Y)
8. Гнев на препятствие к достижению цели ( – + Х → Y)
9. Пренебрежение к нежелательному событию ( – + Х → Y)
10. Удовлетворение от достижения цели ( + + Х → Y)

Теория ОСС и ее развитие в ОСС+ предоставляют систематизированный подход к классификации эмоций и когнитивных структур. Понимание эмоций играет важную роль в психологии и искусственном интеллекте, и упрощенная формализация когнитивных структур в ОСС+ способствует более доступному и понятному исследованию эмоциональных состояний. Дальнейшие исследования в этой области могут привести к еще более точной классификации и пониманию эмоций и их влияния на нашу жизнь.

Анализ тональности текста

Искусственный интеллект может анализировать текстовые данные, чтобы определить эмоциональную окраску высказываний. Это может включать в себя анализ слов, фраз, синтаксических структур и контекста для определения эмоциональной окраски текста, такой как радость, грусть, злость и т. д.

• Анализ сентиментов: Это техника, позволяющая определить тональность текста (например, позитивный, негативный или нейтральный). Она может быть применена к текстовым сообщениям, отзывам, комментариям и т.д.
• Классификация эмоций: Искусственный интеллект может обучаться классифицировать тексты по эмоциональным категориям, таким как радость, грусть, страх, злость и другие.
• Извлечение информации: Алгоритмы NLP могут извлекать ключевые слова и фразы, связанные с определенными эмоциями, из текстов.

Обработка речи

Искусственный интеллект может анализировать речь, записанную или переданную в реальном времени, чтобы определить интонацию, тембр голоса, скорость речи и другие акустические параметры, связанные с эмоциональным состоянием человека.

Анализ мимики и жестов

С помощью компьютерного зрения и алгоритмов обработки изображений искусственный интеллект может анализировать физические выражения лица, жесты и мимику, чтобы определить эмоциональное состояние человека. Это может включать в себя распознавание улыбок, морщин, изменений выражения лица и других признаков, связанных с эмоциональным выражением.

• Распознавание лиц: С помощью алгоритмов компьютерного зрения можно определить выражения лиц и выявить эмоции, такие как улыбка, грусть, страх и пр.
• Анализ жестов: Некоторые методы могут анализировать жесты и мимику для определения эмоциональных состояний.

Многомерные модели эмоций

Как по теоретическим, так и по практическим соображениям исследователи определяют эмоции в соответствии с одним или несколькими измерениями. В своем философском трактате “Страсти души” Декарт определяет и исследует шесть основных страстей (удивление, любовь, ненависть, желание, радость и печаль). Вильгельм Макс Вундт, отец современной психологии, предложил в 1897 году, что эмоции можно описать тремя измерениями: “приятные или неприятные”, “возбуждающие или подчиняющие” и “напряжение или расслабление”. В 1954 году Гарольд Шлосберг назвал три измерения эмоций: “приятное–неприятное”, “внимание–неприятие” и “уровень активации”.

Многомерные модели эмоций пытаются концептуализировать человеческие эмоции, определяя, где они лежат в двух или трех измерениях. Большинство размерных моделей включают измерения валентности и возбуждения или интенсивности. Многомерные модели эмоций предполагают, что за все аффективные состояния отвечает общая и взаимосвязанная нейрофизиологическая система.Эти модели противопоставляют теории базовых эмоций, которые предполагают, что различные эмоции возникают из отдельных нейронных систем. Было разработано несколько многомерных моделей эмоций, хотя есть лишь несколько, которые остаются доминирующими моделями, принятыми в настоящее время большинством. Наиболее известными двумерными моделями являются циркумплексная модель, векторная модель и модель позитивной активации – негативной активации (PANA).

Использование сенсорных устройств

Сенсорные устройства, такие как электрокардиографы (ЭКГ) или электродермальные датчики, могут мониторить биологические показатели, связанные с эмоциональным состоянием, например, пульс, потоотделение и электрическая активность кожи. Искусственный интеллект может анализировать эти данные для определения эмоциональных реакций.

Все эти методы могут быть комбинированы для создания более точной модели определения человеческих эмоций и обучения искусственного интеллекта распознавать и интерпретировать эмоциональные сигналы. Важно отметить, что определение эмоций – это сложная задача, особенно в контексте многообразия и многозначности человеческой коммуникации. Искусственный интеллект может демонстрировать высокую точность, но невозможно гарантировать абсолютную точность в интерпретации эмоций, так как они могут быть субъективными и иметь различные контексты.

Модель Роберта Плутчика

Модель Роберта Плутчика представляет собой теорию эмоций, основанную на взаимодействии между двумя основными измерениями: валентностью (позитивная или негативная) и активацией (высокая или низкая энергия). Эта модель предлагает широкий спектр эмоций, которые могут быть распределены по этим измерениям.

В основе теории Роберта Плутчика лежит понимание эмоций как эволюционных механизмов, призванных обеспечивать наилучшую адаптацию к внешним условиям и эффективное выживание. В этой парадигме каждая эмоция играет свою роль как стимулятор адаптивного поведения, и за каждой эмоцией стоит естественный импульс, который должен находить свое выражение. Эти механизмы генетически обусловлены и работают автоматически, двигая нами и помогая реагировать на внешние обстоятельства.

Так, выделяется 8 первичных, базовых (или прототипных) эмоций:

• гнев;
• страх;
• печаль;
• радость;
• отвращение;
• удивление;
• предвкушение (также называемое ожиданием, причем это радостное ожидание);
• доверие.

Одновременно с этим, все их можно соединить в пары противоположностей (биполярных пар): гнев – страх, печаль – радость, отвращение – удивление, предвкушение (ожидание)– доверие.

Плутчик отмечает, что все эти эмоции наблюдаются и у животных по тем же эволюционным причинам. То есть тот факт, что эмоции присущи не только хомо сапиенс, но и другим биологическим видам, подтверждает, что они обладают глубинным витальным смыслом. Базовые эмоции и стимулы движут животными, так же, как и нами, подталкивая к наиболее целесообразному поведению с точки зрения адаптации к жизни.

Чтобы лучше понять, в чем именно заключается роль каждой из базовых эмоций, давайте рассмотрим их подробнее. Плутчик разложил возможные явления, вовлеченные в развитие базовых эмоций, в своеобразные цепочки. В них внешнее явление (стимул) влечет за собой определенное восприятие, вывод о нем (когницию). Это включает определенное переживание (собственно эмоцию), которая влечет соответствующее поведение. И венчает все это эффект или цель, которую преследует индивид в этой психоадаптационной модели. Плутчик представил все элементы этой системы в виде таблицы в своей книге «Теории эмоций», вышедшей в 1980 году. Из нее мы видим, что:

1. Страх (ужас) характерен для ситуации угрозы (сигнал: «Опасность!»), и его значение лежит в самосохранении.
2. Эмоция гнева (злости, ярости) – это ответ на препятствие («Враг»), и имеет целью разрушение, устранение этого препятствия.
3. Радость(экстаз) возникает при виде потенциального партнера, и порождает желание  целью воспроизводства потомства.
4. Потеря значимого индивида вызывает печаль, горе, сигнализируя о заброшенности, и сподвигает людей к реинтеграции (воссоединению с людьми, обществом).
5. Принятие, доверие характерны для ситуаций, где мы встречаемся с членом нашей группы, «своим»(опознавая его как «друга»), и стремимся к присоединению, более тесной связи с ним.
6. Если мы сталкиваемся с отвратительным объектом, естественной будет реакция отторжения и эмоция отвращения(ненависть). Цель этого процесса заключается в том, чтобы отторгнуть, отвергнуть то, что может навредить, отравить или убить.
7. Предвкушение (радостное ожидание) свойственно ситуациям, где мы сталкиваемся с чем-то новым, неизвестным нам, новой территорией. Нами движет интерес и желание познать терра инкогнита: «Что там?» Следовательно, наши последующие действия исходят из посыла исследовать.
8. И, наконец, удивление – это ответная реакция на какой-то новый, неожиданный или неизведанный объект(«Что это?») В такой ситуации мы движимы целью определить свое место относительно этого объекта, найти ориентиры и понимание ситуации так, чтобы знать, что мы в безопасности относительно этого объекта и можем быть спокойны.

Колесо эмоций Роберта Плутчика

Колесо эмоций, созданное Плутчиком в 1980 году, представляет эмоции в виде некоего цветка с восемью лепестками. Каждый «лепесток» символизирует одну из прототипных эмоций, причем противоположные эмоции располагаются напротив друг друга. Получается, что полярные эмоции противостоят и уравновешивают одна другую:

Теория эмоций Роберта Плутчика

Различных эмоций и чувств может быть огромное множество, но все они являются либо базовыми эмоциями, либо их смесью и производными. Так, восемь эмоций, располагающихся вне колеса, в пространстве между лепестками, являются сочетанием эмоций смежных лепестков.

Колесо эмоций выполнено в цвете, что обладает большим смыслом. Каждая эмоция обладает своим цветом, а его насыщенность отражает интенсивность переживания, яркость эмоции. Получается, что в самом сердце схемы располагаются наиболее яркие по силе, насыщенные эмоции, во втором ряду (втором сегменте лепестков) собственно основные (или базовые) эмоции, и далее – менее выраженный вариант каждой из эмоций.

Стоит отметить, что сам Плутчик не называл свою графическую схему цветком и не пользовался термином «лепестки». В своих работах он представил модель колеса и модель конуса, которые образуют одно целое. Если Колесо эмоций – это развернутая двухмерная схема, то конус – это та же модель, но в свернутом трехмерном виде. Оригинал графической модели, наглядно демонстрирующий обе схемы и их соотношение, можно найти в статье Плутчика от 2001 года [The Nature of Emotions, 2001]

Подведем итог: основные 8 эмоций и разные степени их интенсивности могут быть представлены в виде круга, цветка или колеса. Эта схема, названная Колесом эмоций, отражает как насыщенность каждой из эмоций посредством цветового кода, так и демонстрирует отношения полярности или противоположности эмоций. Помимо самих базовых эмоций она указывает 8 производных, образуемых смешиванием двух прототипных эмоциональных состояний.

Таким образом, получается, что главная роль эмоций адаптивная. Они развились в процессе эволюции как у животных, так и у людей для того, чтобы помогать наилучшим образом справляться с возникающими ситуациями. В зависимости от того, какая это ситуация и каково её значение для индивида, эмоция позволяет действовать из подходящего импульса, сохраняя целостность тела и благополучие.

Здесь можно провести любопытную аналогию с другой точкой зрения на основные эмоции, свойственные всем людям. Давайте рассмотрим ее поподробнее.

Модель Экмана

Модель Пола Экмана является одной из наиболее широко используемых моделей эмоций. Она включает в себя шесть базовых эмоций: радость, грусть, страх, злость, отвращение и удивление. Эта модель предполагает, что эмоции универсальны и могут быть распознаны по определенным выражениям лица.

Базовыми или основными эмоциями называют и семь эмоций, которые описал Пол Экман. Этот американский психолог и исследователь приобрел большую известность благодаря своим работам, в которых показал, что мимические выражения различных эмоций являются универсальными для всех людей, независимо от их культурной, расовой и прочей принадлежности. Опубликованная в 1978 году «Система кодирования лицевых движений» (FACS) наглядно и исчерпывающе демонстрирует, как выглядят микродвижения и выражения лица и предлагает своеобразный код прочтения эмоций.

7 универсальных эмоций, описанных Экманом, включают:

удивление;
страх;
отвращение;
гнев;
радость;
печаль;
презрение.
Каждая из 7 универсальных эмоций отличается присущими лишь ей специфичными микродвижениями и микровыражениями мимики, по которым и возможно ее точно распознать. Детально изучить этот аспект вы можете в статье «Микровыражения»,но лучше разобраться во всей системе,ознакомившись с книгами Пола Экмана «Психология эмоций» и «Психология лжи».

Также обращаем внимание на то, что для тех, кто хочет пойти еще дальше в умении понимать и «читать» людей, существует онлайн-программа по обучению профайлингу. Она призвана научить узнавать человека лучше, в том числе оставлять психологический портрет и понимать реальные эмоции, распознавая истинные и фальшивые. Кроме того, программа обучает навыкам выявлять ложь, пресекать манипуляции и влиять на людей. Но продолжим.

Как мы легко можем заметить, вышеперечисленные эмоции практически совпадают со всеми базовыми эмоциями, выделяемыми Плутчиком. Исключение составляют радостное ожидание (предвкушение, интерес) и доверие, которые присутствуют в системе Плутчика, но отсутствуют у Экмана, и презрение. Однако же данный факт не обесценивает ни ту, ну другую теорию.

Таким образом, теория эмоций Роберта Плутчика во многом пересекается с другими теориями базовых эмоций, в частности с системой базовых эмоций, мимические микровыражения которых четко описаны в работах Пола Экмана.

Модель Паджета

Модель Джеймса Паджета основана на идее, что существует четыре базовых эмоции, которые являются универсальными: радость, грусть, страх и гнев. Он также предложил комбинации этих базовых эмоций для описания более сложных эмоций.

Модель Плютона

Модель Джеймса Рассела Плютона основана на шести базовых эмоциональных измерениях: радость, грусть, гнев, страх, отвращение и удивление. Он предлагает, что каждая эмоция может быть описана в терминах этих измерений.

Модель эмоциональных аспектов: Эта модель фокусируется на различных аспектах эмоций, таких как субъективные ощущения, выражения лица, речь и физиологические показатели. Она пытается сочетать информацию из различных источников для классификации эмоций.

модель Джеймса Рассела

Циркумплексная модель эмоций была разработана Джеймсом Расселом. Эта модель предполагает, что эмоции распределены в двумерном круговом пространстве, содержащем измерения возбуждения и валентности. Возбуждение представляет собой вертикальную ось, а валентность представляет собой горизонтальную ось, в то время как центр круга представляет нейтральную валентность и средний уровень возбуждения. В этой модели эмоциональные состояния могут быть представлены на любом уровне валентности и возбуждения или на нейтральном уровне одного или обоих этих факторов. Циркумплексные модели чаще всего использовались для тестирования стимулов эмоциональных слов, эмоциональных выражений лица и аффективных состояний.

Рассел и Лиза Фелдман Барретт описывают свою модифицированную модель циркумплекса как репрезентативную для основного аффекта, или самых элементарных чувств, которые не обязательно направлены на что-либо. Различные прототипические эмоциональные эпизоды, или четкие эмоции, которые вызываются или направляются конкретными объектами, могут быть нанесены на циркумплекс в соответствии с их уровнями возбуждения и удовольствия.

Теория дискретных эмоций

В теории дискретных эмоций считается, что все люди обладают врожденным набором базовых эмоций, которые узнаваемы в разных культурах. Эти базовые эмоции описываются как “дискретные”, поскольку считается, что их можно различить по выражению лица человека и биологическим процессам. Теоретики провели исследования, чтобы определить, какие эмоции являются основными. Популярным примером является кросс-культурное исследование, проведенное Полом Экманом и его коллегами в 1992 году, в котором они пришли к выводу, что шестью основными эмоциями являются гнев, отвращение, страх, счастье, печаль и удивление. Экман объясняет, что каждой из этих эмоций присущи особые характеристики, позволяющие им выражаться в разной степени. Каждая эмоция действует как отдельная категория, а не как индивидуальное эмоциональное состояние.

Атлас эмоций

Далай-лама создал веб-сайт, основанный на эмоциях удовольствия, отвращения, гнева, страха и печали с помощью Пола Экмана. Эмоции были похожи на те, что были в фильме “Наизнанку”, который консультировал Пол Экман.