全球首個！機器比人更懂你，可穿戴情感識別系統登上Nature子刊

來源：一起來護膚釋出時間：2024-02-27 20:45

全球首個！機器比人更懂你，可穿戴情感識別系統登上Nature子刊

你懂他/她嗎？他/她懂你嗎？你是否經常因為無法共情他人，或者被共情而苦惱？

人類情感是一種複雜而多變的心理狀態，常常隱藏在“面具”之下，難以被他人準確理解。儘管面部表情、語言語調等非語言訊號提供了一些線索，但仍然存在著許多挑戰，使得人類之間的情感交流變得複雜而模糊。

隨著科技的不斷進步和人類對於智慧化系統的需求日益增長，情感識別技術作為人機互動領域的重要組成部分，正受到越來越多的關注。

傳統的情感識別技術主要基於面部表情、語音語調等人類非語言交流方式進行分析，然而，這些方法往往受到環境條件、個體差異等因素的限制，難以實現準確而高效的情感識別。

由於情緒、心情和感覺等人類情感的抽象性和模糊性，理解和準確提取情感資訊一直是個難題。

因此，尋求一種能夠在各種環境下實現準確情感識別的新途徑已然成為當前研究的重點之一。

近日，來自蔚山科學技術院、南洋理工大學的研究團隊，提出了全球首個實時可穿戴人類情感識別技術，並開發了一種多模態人類情感識別系統，該系統結合了語言和非語言表達資料，可有效利用全面的情緒資訊。

相關研究論文以“Encoding of multi-modal emotional information via personalized skin-integrated wireless facial interface”為題，已發表在科學期刊 Nature Communications 上。

據介紹，該系統的核心是個性化皮膚整合面部介面（Self-powered Skin-interfaced Facial and Vocal Emotion Recognition Interface，PSiFI）系統，該技術基於自供電的摩擦電原理，透過特製的感測器單元，能夠同時感知面部和聲音表達所產生的訊號，從而實現對人類情感的準確識別。

該論文的第一作者 Jin Pyo Lee 表示：“有了這個系統，只需幾個學習步驟，無需複雜的測量裝置，就能實現實時情感識別。這為未來的行動式情感識別裝置和下一代基於情感的數字平臺服務提供了可能性。”

此外，研究團隊還將該系統應用於 VR 環境（智慧家居、私人影院和智慧辦公室等），透過識別個人在不同情況下的情緒，提供個性化的音樂、電影和書籍推薦。

準確識別面部表情和聲音

PSiFI 技術是一種基於生理訊號的面部和聲音表情感知介面。該技術利用 PDMS 和 PEDOT:PSS 等柔性、透明、可加工的材料構建感測器單元，用於捕捉人體面部和聲音等生理訊號，實現對情感狀態的識別和監測。

其中，PDMS 具有出色的柔軟性和透明性，PEDOT:PSS 導電層可提供良好的電導性，這兩者是構建 PSiFI 系統的關鍵材料。利用這些材料的可加工性和可調製性，可以實現 PSiFI 技術的構建和製備。

圖｜PSiFI 系統概述。A. PSiFI 包括摩擦電感測器（TES）、用於無線通訊的資料處理電路以及用於面部表情和語音識別的深度學習分類器。B. 可穿戴面罩的 PSiFI 二維佈局，並在面部緊張和聲音振動等感官刺激方面描繪了兩種不同型別的 TES。C. 由電極層和介電層等簡單兩層結構組成的 TES 示意圖以及 TES 元件的照片。比例尺：1 cm。D. TES 製造元件示意圖。PEDOT:PSS 基電極是由半固化工藝製成的（左圖）。考慮到應變和振動等感測刺激，介電層進行了不同的設計，以實現最佳的感測效能。中間的插圖為應變型介電層的奈米結構表面的 SEM 影象，右側插圖顯示作為振動型介電層的聲孔的衝孔的照片。比例尺：2 μm 和 1 mm。

PSiFI 系統由 PDMS 基底、PEDOT:PSS 導電層和聲學孔組成。PDMS 提供柔軟性和舒適性，PEDOT:PSS 導電層用於傳輸訊號，聲學孔用於增強感測器的靈敏度和效能。

將 PDMS 的基礎材料與固化劑按照一定比例混合，並在真空脫氣後在基板上塗覆形成所需薄膜。透過混合 PEDOT:PSS 的水性分散液和新增劑，然後在基板上塗覆和固化形成導電層。