Masarykova univerzita fakulta informatiky

EMÓCIE A NÁLADY

Definovanie emócií a nálad je veľmi zložité. Existuje veľmi veľa rôznych definícii pojmu emócie a nálady, ale neexistuje iba jedna správna definícia, ktorá vysvetľuje tento pojem. Prvý, kto skúmal popísal tento pojem bol René Descartes. Vznikla kniha Big 6 – 6 druhov emócií. K najvýznamnejším zaradil anger, disgust, happiness, sadness, fear a surprise. Emócie ponechávam v jazyku, v ktorom boli definované. Iní autori k emóciám zaradili amusement, contempt, quilt, excitement, embarrassment, contentment, satisfaction, pleasure, shame, relief, love, rage, grief.

Rozdelenie emócií je rovnako problémom ako ich definovanie. Emócie môžeme rozdeliť na pozitívne, negatívne a zmiešané. Zmiešané emócie sú vtedy ak sa pozitívne a negatívne emócie prejavujú súčasne. Iný spôsob delenia emócií je na primárne, sekundárne a terciárne.

Spôsoby, ako prezentovať zložitosť emócií z reálneho sveta do informatiky je na základe zavedenia vhodných abstrakcií. Abstrakcia v správaní človeka je veľmi dôležitá z hľadiska všeobecnosti. Vytvoriť abstrakciu správania človeka sme dnes schopní pomocou Russelov paradox, Hilbertov program , Gödelova veta o neúplnosti,  Mealyho automaty, Turingov model abstraktného stroja.

5AFFECTIVE COMPUTING

Affective computing alebo počítačové spracovanie emócií sa zaujíma o štúdium a vývoj systémov, ktoré dokážu, interpretovať, spracovať a simulovať ľudské emócie [50]. Pri počítačovom spracovaní emócií sa prelína viacero oblastí – logické vedy, computer science, informatika, fyzika, kognitívna veda a psychológia. Táto oblasť bola prvýkrát popísaná profesorkou Rosalindou Picard³⁰ z americkej univerzity MIT [49].

Tomuto modelovaniu sa venuje intenzívna pozornosť. Veľký záujem vzniká vďaka širokému spektru sľubných aplikácii v mnohých oblastiach, ako vzdelávanie (programy, predčítavajúce z písaného textu), psychológia (podľa stanoveného aktuálneho emočného stavu pacienta možno upraviť liečbu), sociálne monitorovanie (monitorovanie emócii šoférov na cestách), robotické systémy, automatický výber hudby podľa nálady poslucháča. Hudba môže byť niekedy k vyjadreniu emócií lepšia ako akýkoľvek jazyk.

Schopnosť počítačových systémov rozoznať a vyjadriť emócie sa pre ľudí stáva veľmi dôležitým. Podľa prednášky [51] Ivana Kopečka, pomoc ľudom na základe rozpoznania emócii môže v niektorých prípadoch zachrániť aj život. Existuje veľa príkladov, mňa však zaujal príklad, kedy sa človek s mobilom nachádza v cudzej krajine a v blízkosti vidí podozrivú osobu. Človek sa preľakne, mobil rozpozná túto emóciu, prepne sa zo stavu standby a začne nahrávať. V prípade, že počuje slovo peniaze alebo život, odošle informáciu o jeho polohe a situácií na políciu. Výhoda je v tom, že mobil nemusíme hľadať vo vrecku a oznámiť to polícií až po čine, ale mobil to urobí za nás a zatiaľ čo budeme dávať peniaze príde polícia.

Affective computing vytvára a rozvíja modely nielen pre teoretický výskum emócií, ale modelmi pomáha vytvárať uveriteľné a efektívne charaktery napr. v počítačových hrách. Najzaujímavejšie sú však modely, ktoré sa fyzicky veľmi podobajú človeku a väčšinou ich poznáme z filmov ako roboty. Cieľom affective computing je taktiež zlepšenie užívateľského rozhrania – HCI (human computer interaction). HCI je popísané vyššie v časti 3.2.5.

1. ASPEKTY MODELOVANIA EMÓCIÍ

Človek môže emócie vyjadriť rôznym spôsobom – výraz tváre, postoj tela, gestá, tón hlasu alebo ďalšími fyziologickými prejavmi, ktoré nie je možné pohľadom na človeka vidieť (spirometria, hustota krvi) a prejavy, ktoré sú viditeľné napríklad telesný pot. Modelovať emócie môžeme na základe zdrojov, ktorými sú napríklad analýza hlasu, gestá – tvarové a telové, senzory, ktoré merajú tlak, teplotu, tep a posledným zdrojom je analýza správania, ktorá vyhodnocuje spôsob chôdze, príznaky nervozity, zívanie a príliš časté pozeranie na hodinky.

Emócie môžu byť modelované ako súčasť agenta, alebo sú priamo rozhodovacím procesom. V súčasnosti existuje mnoho modelov a delia sa na dve hlavné skupiny. Prvou skupinou sú modely, ktoré modelujú vnútorné emocionálne procesy – majú prežívať emócie. Do tejto skupiny patria rôzne hry, v ktorých virtuálne postavy dokážu prejaviť emócie. Ide o grafickú reprezentáciu kde sa k emóciám môžu pridať gestá a tiež je možné využiť hlasový výstup alebo výstup v podobe textu. Druhou skupinou sú modely, ktorých úlohou detekcia a prejav emócií. V tomto modeli nie je nutné, aby systém prežíval emócie vnútorne. Veľmi jednoducho môžeme určiť skupinu parametrov, ktoré dokážu určiť emóciu prekvapenia. Je spojená so zdvihnutím obočia, otvorením úst a atď. Tieto črty sa potom môžu vyhľadať na snímke.

Vytvoriť však model, ktorý je podobný biologickým emóciám vnútornými procesmi a vonkajšími prejavmi je veľmi zložité. Dôležité v tomto prípade je určenie správneho pomeru biologických procesov a abstrakciou od týchto procesov. Tento pomer sa určuje podľa toho, kde chceme model aplikovať alebo aký jav sledovať.

V nasledujúcich častiach predstavím modely a ich prístup k modelovaniu emócií.

2. FORMÁLNY MODEL EMÓCIÍ

Formálnz model emócií je formálna schéma k určeniu deklaratívnej sémantiky štrukturálnej teórie hodnotenia. Formalizmus podľa [48] je postavený na skupine procesov vnímania, hodnotiacich procesov a sprostredkujúcich procesoch (obrázok 5). Model obsahuje tri typy procesov a zložky WOVI. Popis je nasledujúci:

W – vonkajší svet - je množina všetkých udalostí, ktoré sa v ňom vyskytujú a objektov, ktoré môžu byť umiestnené v životnom prostredí (W={w₁,…,w_n}).

P – procesy vnímania - vyberá a prekladá informácie z vonkajšieho sveta a produkuje mentálne objekty, reprezentované externým svetom vhodne pre expertízu (P={p1,…,pm} a pi:WⁿVⁿIⁿOⁿ_i).
O – mentálne, duševné objekty - tvorené procesmi vnímania ako súčasný obsah pracovnej pamäti.

A – hodnotiaci proces - hodnotí mentálne objekty tvorené procesmi vnímania a priraďujú expertíznu dimenziu reprezentovanú pomocou V (A={a₁,…,a_m} a a_i:OⁿIⁿV_iⁿ).

V- expertízna dimenzia - niektoré odhady môžu byť relevantné pre emócie iba prostredníctvom vplyvu na iné hodnotiace (V={v₁,…,v_n}a VOⁿD[-1,1]).

M – sprostredkujúce procesy - týka sa expertíznej dimenzie a komponenty emočnej intenzity (M={m₁,…,m_m} a m_j:VⁿI_j).

Obrázok – Grafické znázornenie komponentov (prevzaté z [48])

I – komponenty emočnej intezity (I={i₁,…,i_n} a IE[0,1]).

3. OCC MODEL EMÓCIÍ

Tvorcami tohto modelu sú Ortony, Clore and Collins. Model kategorizuje rôzne emočné typy založené na pozitívnych alebo negatívnych udalostiach, akciách, objektoch. Model definuje 22 takýchto emócií (obrázok 3 ).

Hierarchia obsahuje 3 vetvy. Prvou vetvou sú emócie týkajúce sa následkov udalosti napr. radosť, súcit. Druhou vetvou sú akcie agentov napr. pýcha a potupa. Treťou vetvou sú aspekty objektov napr. láska, nenávisť.

Okrem toho niektoré vetvy dohromady tvoria skupinu zložených emócií, menovite emócie týkajúce sa dôsledkov udalosti spôsobené akciami agentov napr. vďačnosť, hnev. Pretože tieto pojmy - udalosti, akcie, objekty sa tiež používajú v modeloch agenta, preto OCC model je vhodné využiť aj pre umelých agentov.[46, 47]







Obrázok – OCC - Štruktúra emócií (prevzaté z [46] )

4. BAYESIAN BELIEF NETWORKS (BBN)

Uspieť v simulácii uveriteľného správania je veľmi zložité. Podľa [45] úspechom k uveriteľnému modelovaniu správania je zahrnutie ľudskej neistoty, ktorá je dôležitým aspektom ľudského správania. K tomu je potrebný výpočtový model, ktorý zvládne neistotu a zachová základné princípy. BBN je týmto modelom pretože používa domény, ktoré obsahujú neistoty. Syntakticky je to orientovaný acyklický graf, kde každý uzol v tomto grafe predstavuje stav. Orientované hrany predstavujú vplyv rodičovského uzla na uzol potomok. Podmienená pravdepodobnostná tabuľka definuje pre každý uzol potomka, ako sú stavy ovplyvnené pre každú kombináciu možných stavov z nadradeného uzla. To znamená, že účinky (potomkovia) z príčin (rodičia) sú kódované pravdepodobnostne do definície BBN. Model osobnosti tvorený pomocou BBN znázorňuje obrázok 5. Model BBN, ktorý tvorí emocionálne virtuálny ľudský systém znázorňuje obrázok 6.





Obrázok -Model osobnosti používajúci BBN (prevzaté z 45)



Obrázok – systém osobnosti s využitím BBN (prevzaté z [45] )

PAD MODEL

PAD – Pleasure Arousal Dominance. Model založený na princípe vnímania ľudských emócií ako vstupno-výstupnom systéme. Vstupy prichádzajú hlavne z prostredia a tvorí ich všetko čo človek dokáže vnímať a čo ho môže ovplyvniť. Vstupom napríklad môže byť počasie, zvuky, únava, iní ľudia, teplota a atď. Výstupom je výsledok reagovania na vstup, čo produkuje široké spektrum možných reakcií založených na množstve variácií nálad.

PAD model bol vytvorený k pohodlnému odhadu reakcií spotrebiteľov na tovar a služby, tiež je možné pomocou PAD modelu hodnotiť vnútorné stavy charakterov v počítačových hrách.
HODNOTENIE V PAD MODELI

Zaujímavosťou modelu okrem vstupno-výstupného systému je jeho konzistencia iba z troch emocionálnych dimenzií. Zaujímavosťou pri ohodnotení je, že dimenzie sú navzájom ortogonálne viď obrázok 9, ktorý okrem troch dimenzií prezentuje aj rozmiestnenie emócií.

Obrázok – Emócie v PAD (prevzaté z [40])

Pri hodnotení sa používa interval <-1,1> a do pozornosti sa dostáva hodnotenie podľa intervalu <0,1>. Hodnotenie týmto spôsobom môže viesť k hodnotám 0.5, čo neprestavuje tak dobre neutrálnu hodnotu ako 0.

TRI DEMENZIE HODNOTENIA
Potešenie – nespokojnosť

Veľmi jednoduchý spôsob ohodnotenia. Ak je hodnota na strane potešenia, potom pridružené emócie sú veselý, šťastný, spokojný. Miera hodnoty reprezentuje silu emócie. Výsledné vyjadrenie hovorí o emócii šťastia a prejavom emócie šťastia je úsmev a smiech.

Ak je hodnota na strane nespokojnosti emóciami sú napríklad zarmútený, smutný, nahnevaný, čo je dôsledkom smutný alebo nahnevaný výraz.
Vzrušenie – bez vzrušenia

Hodnotenie sa vzťahuje na množstvo vzrušenia, ktoré človek zažíva. Rozsahom množstva vzrušenia je šialenosť, nadšenie, ostražitosť, uvedomelosť. Prejavom množstva vzrušenia môže byť uvoľnenosť, ospalosť, ľahostajnosť. Alebo na strane bez vzrušenia to môže byť znudenie.

Na strane bez vzrušenia je predovšetkým neutrálny výraz tváre. K tomuto výrazu prislúcha zodpovedajúce správanie, ako pokojné svaly, pomalé pohyby, malý počet blikania očami. Na strane vzrušenia je to presne naopak – napäté svaly, rýchle dýchanie a rozšírené zrenice.
Nadradenosť –pokornosť

Človek na strane nadradenosti sa cíti byť tou osobou, ktorá môže ovládať, cíti sa voľne a dôležito. Na strane druhej človek nie je tou osobou, ktorá môže ovládať, cíti sa byť riadený. Výraz tváre, ktorý zodpovedá dominancii môže byť pýcha, smelosť alebo úškrn.

PAD PRIESTOR

Priestor je zložený z 8 oktantov zahrňujúcich trojrozmerný priestor potešenia, vzrušenia a dominancie. Spôsob, ktorým môžu byť emócie umiestnené prezentuje tabuľka 1. Plus a mínus je indikátorom, či hodnota osi je pozitívna alebo negatívna. Emočný priestor je možné rozdeliť do viacerých špecifických emócií.

OKTANT	EMÓCIA	OKTANT	EMÓCIA
+P+A+D	Nedisciplinovaný	-P-A-D	Nudný
+P+A-D	Závislý	-P-A+D	Arogantný
+P-A+D	Uvoľnený	-P+A-D	Starostlivý
+P-A-D	Poslušný	-P+A+D	Nepriateľský

Tabuľka - Oktanty PAD modelu

PAD TEMPERAMENTNÝ MODEL

Používa rovnakú stupnicu ako PAD opísaný vyššie. Prístup Merhabiana³¹ [40] k temperamentným hodnotám špecifického človeka je priemer všetkých PAD skóre človeka v určitom časovom úseku. Je veľmi dôležité vedieť, že PAD skóre je zložené zo vzorky každodennej situácie. Nižšie je popis pre každú z troch osí spolu z ich vzťahom k emocionálnym škálam z PAD modelu.

Potešenie

Popisuje predpoklady k pozitívnemu alebo negatívnemu afektívnemu stavu. Vysoké hodnoty tejto vlastnosti sa nespájajú so žiadnou pozitívnou udalosťou. Negatívne udalosti nemajú veľký vplyv na pozitívnosť. Pre ľudí s nízkou hodnotou tejto vlastnosti majú negatívne udalosti oveľa hlbšie účinky než tie pozitívne.

Vzrušenie

Niekto s vysokou mierou vzrušenia sa skôr nabudí k tomuto stavu rýchlejšie a udrží si tento stav dlhšie, pokiaľ sa vráti k neutrálnemu stavu. Niekto s nízkou mierou sa nevzruší tak ľahko a pokiaľ už k tomu dôjde rýchlejšie sa vráti do neutrálneho stavu.

Nadradenosť

Ľudia s vysokou hodnotou môžu prevziať kontrolu ľahšie ako ľudia s nízkou hodnotou. Ľudia s nízkou hodnotou majú tendenciu zaujať submisívnu rolu vo väčšine situácií.

5. ALMA

ALMA - A Layerd model of Affect [42,43]. Model vytvorený Patrickom Gebhardom³². Model integruje tri základné ovplyvňujúce charakteristiky ako emócie, nálady a osobnosť, ktorá pokrýva krátkodobý, strednodobý a dlhodobý vplyv. Použitie modelu sa skladá z dvoch fáz. V prípravnej fáze posudzovacie pravidlá a osobnostný profil pre určenie charakteru musí byť špecifikovaný pomocou AfectML. Vo fáze priebehovej, špecifické posudzovacie pravidlá sa používajú pre výpočet emócií v reálnom čase. ALMA rozlišuje tri posudzovacie pravidlá, ktoré je možné považovať za vrstvy.

V hornej vrstve sú zvyčajne emócie, ktoré sú zobrazené len krátko a sú zvyčajne reakciou na nejaké objekty, ľudí a udalosti. Emócie môžu byť nestabilné a prepínané medzi extrémami v krátkom časovom období.

Pod vrstvou emócií je vrstva nálad, ktoré sú viac stabilné a vydržia dlhšie ako emócie. Majú vplyv na naše emocionálne reakcie. Stanovenie nálady v reálnom svete je veľmi zložitý proces. ALMA rozlišuje zmeny nálad nasledovným spôsobom.

1. 
   Nástup udalostí (pozitívne alebo negatívne)
   
2. 
   Koniec emočnej udalosti
   
3. 
   Spomienka alebo predstava emocionálnych skúsenosti
   
4. 
   Spomalenie emocionálnej reakcie v prítomnosti emočnej udalosti
   

Treťou a poslednou vrstvou je osobnostná vrstva. Táto vrstva trvá najdlhšie a má vplyv na emócie.