自由Liberty案例研究：通過預測人的意圖，用姿勢和行為告知情感計算機

案例研究：通過預測人的意圖，用姿勢和行為告知情感計算機

情感計算是計算領域的一個研究領域，它表明，要使計算機能夠在更自然的程度上進行交互，為了使計算機真正具有智能，計算機必須具有識別、理解、甚至擁有和表達情感的能力(Picard 1997)。本研究利用自由波氏菌(Polhemus Free)。

初步實驗結果表明，該情感計算機系統(tǒng)能夠對人體姿態(tài)進行監(jiān)測，并能成功地輸出正確的姿態(tài)分類，與所展示的運動相匹配。

工作如何推進最先進的狀態(tài)：情感計算機可以通過人所表現(xiàn)的行為來預測一個人的意圖，并根據對所要執(zhí)行的行為的認識提供服務或功能。

動機(已解決的問題)：不同的人可以不同的方式表現(xiàn)出一種單一的行為；對某一特定運動的識別可以不同的方式進行，也需要調整以適應相同行為的不同速度和構成它的交替運動。

在定義預期行動的結果時，執(zhí)行行為的上下文也是最重要的；有感情的計算機需要有關于一個人所處環(huán)境的足夠數據。

導言

情感計算是計算領域的一個研究領域，它表明，要使計算機能夠在更自然的程度上進行交互，為了使計算機真正具有智能，計算機必須具有識別、理解、甚至擁有和表達情感的能力。

行為是我們情緒的一種表達，可以為他人提供一定數量的關于他們心理狀態(tài)的信息。一個人的姿勢和行為可以告訴他們周圍的人他們打算采取的行動，也就是說，一個人可以通過根據先前的經驗來解釋他們的動作來預測另一個人的行動。

研究

本文介紹的研究目的是利用傳感器記錄所執(zhí)行的運動，捕捉人類的行為。這些數據將由一臺情感計算機自動處理，該計算機將試圖從其展示的行為中預測該人的意圖。

本文的其余部分介紹了本研究所采用的實驗裝置和實驗過程，并對一些初步實驗的結果進行了討論，并對今后的工作進行了總結。

儀器及實驗程序

為了捕捉行為，使用了Polhemus Free系統(tǒng)，該系統(tǒng)配備8個獨立傳感器，測量6度或基準：空間坐標X、Y、Z和方位坐標X、Y、Z；每個傳感器每秒能夠產生240次更新。圖1：圖1顯示了附在主體上的Polhemus自由感應器。

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

傳感器將它們的信息與產生低電磁頻率的固定發(fā)射機有關。

結果和討論

對Polhemus設備采集的數據進行離線分析。圖2示出了僅用于(傳感器A)的(傳感器A)的沖頭所產生的數據，該數據僅附在手上。

X坐標顯示手直接向穿孔袋移動。Y坐標顯示的是手在身體后面移動，然后在移動到目標時的軌跡，Z坐標顯示手向后和向上移動，然后向目標前進時的高度。圖2：打孔行為的結果

圖3示出了僅用于傳感器A的握手所產生的數據，該傳感器與手相連。

X坐標顯示手通過在身體前面橫過而向目標移動，這是由圖上的向上斜率所表示的。Y坐標顯示手的前向運動。Z坐標顯示手到接觸點的高度，由第一行表示，然后握手一次到休息位置，第二行。圖3：握手行為的結果

對每一主題的數據進行了分析和比較，并與其重復次數進行了比較。然后，將數據與其他試驗對象的數據進行比較分析。初步結果表明，個體之間的重復差異很?。豢傮w上，在相同行為的測試對象之間有很小的差異。

未來工作

計算機要能夠預測行為，首先必須能夠識別這些行為并理解它們。為此，迄今收集到的數據將用作神經網絡和概率網絡等項目的培訓集。一旦對這些網絡進行了培訓，它們將從更多的測試中獲得數據，以達到最高的識別率。一旦實現(xiàn)了這一目標，將對執(zhí)行相同結果所需數據最少的數據進行精簡。最后，網絡將被訓練來預測行為，目的是創(chuàng)建一個實時系統(tǒng)來演示這一點。

結語

收集到的數據表明，在所展示的行為的所有階段，都有可能識別人類的行為并確定其運動軌跡。如果一個自主的情感計算機系統(tǒng)能夠成功地處理這些數據，那么應該有一個能夠識別和預測人類行為的系統(tǒng)。