情感计算-在网络远程教育中的应用PPT课件.pptx

MQ 2020 3 19 1 一 引言 网络远程教育是实现继续教育和终身教育的有效途径 但是 由于时空分离 网络远程教育在师生情感交流和人机双向交互等方面存在严重不足或缺陷 这种 电子授课材料 不能充分发挥网络与多媒体交互技术的优势 师生之间无法双向交互 缺乏情感的激励 感受不到师生交互的乐趣和教师情感的激励时 不仅容易对学习产生反感 影响学习效果 而且还可能危害到学习者的心理健康 学习者在远程学习理工类课程时 因缺少实验条件而无法进行实验或技能训练 远程在线学习时缺少兴趣 没有恒心 即便坚持下来也只是对书本知识死板的记忆和理解 而不能真正地融会贯通 也不能有效地培养学习者的实际动手能力 将情感计算 AffectiveComputing 应用于网络远程教育系统中 能有效地解决这一难题 2020 3 19 2 一 引言 2020 3 19 3 二 情感计算在网络远程教育系统中的作用 在网络远程教育系统中 情感计算理论与技术的应用可以进一步优化网络远程教育的功能 帮助教师监测远程学习者的情感变化 调整教学策略和方法 实时给予学习者情感反馈 使教学质量达到最佳 1 利用情感计算理论与技术创建师生情感交互系统 2020 3 19 4 二 情感计算在网络远程教育系统中的作用 1 利用情感计算理论与技术创建师生情感交互系统 在网络远程教育系统中 情感计算理论与技术的应用可以进一步优化网络远程教育的功能 帮助教师监测远程学习者的情感变化 调整教学策略和方法 实时给予学习者情感反馈 使教学质量达到最佳 2020 3 19 5 二 情感计算在网络远程教育系统中的作用 在网络远程教育系统中 情感计算理论与技术的应用可以进一步优化网络远程教育的功能 帮助教师监测远程学习者的情感变化 调整教学策略和方法 实时给予学习者情感反馈 使教学质量达到最佳 2 利用情感计算的理论与技术创建富有情绪调控的虚拟课堂和虚拟实验室 2020 3 19 6 二 情感计算在网络远程教育系统中的作用 在网络远程教育系统中 情感计算理论与技术的应用可以进一步优化网络远程教育的功能 帮助教师监测远程学习者的情感变化 调整教学策略和方法 实时给予学习者情感反馈 使教学质量达到最佳 3 利用情感计算理论与技术创建虚拟情感教师 2020 3 19 7 二 情感计算在网络远程教育系统中的作用 2020 3 19 8 三 情感计算研究现状 人工智能奠基人之一 美国MIT媒体实验室的Minsky教授早在1985年就开始了 计算机与情感问题 的研究 Minsky 1988 情感计算 的名称与定义是美国MIT的R Picard教授在1997年5月出版的 AffectiveComputing 专著中首先提出的 在上述情感计算理论与技术研究成果的支撑下 各国研究小组研发的一系列情感计算应用成果也相继问世 目前我国中科院心理研究所与清华大学共建的情感计算中心 ACCenter 深入研究认知与情绪的交互作用 引入并修订了三维情感 PAD 模型 并建立了人类大规模动态情感数据资源库 构建出了中国人的三维情感空间模型 1 情感计算基础理论与技术研究现状 2020 3 19 9 三 情感计算研究现状 该模型认为情感具有愉悦度 激活度和优势度3个维度 P代表愉悦度 Pleasure displeasure 表示个体情感状态的正负特性 A代表激活度 Arousal nonarousal 表示个体的神经生理激活水平 D代表优势度 Dominance submissiveness 表示个体对情景和他人的控制状态 同时也可以通过这3个维度的值来代表具体的情感 如愤怒的坐标为 0 51 0 59 0 25 各维度上的数值范围为 1到 1 1表示在此维度上的值高 而 1表示在此维度上的值低 三维情感模型 PAD 2020 3 19 10 四 情感计算在构建和谐人机交互的网络远程教育系统中必须解决的关键问题 师生面部表情及语音情感特征信号的准确识别 提取以及对这些信号的理解等是构建和谐人机交互的网络远程教育系统中的难点问题 1 师生面部表情和语音情感特征信号的准确识别与提取问题 1 师生面部表情情感机理和情感特征的识别与提取 2020 3 19 11 四 情感计算在构建和谐人机交互的网络远程教育系统中必须解决的关键问题 心理学理论研究表明 情感与人的一些生理变化 面部表情及语音特征有密切的关联 情感识别的准确度往往受到多种因素影响 因此 师生面部表情及语音情感特征信号的准确识别 提取以及对这些信号的理解用以构建和谐人机交互的网络远程教育系统 2020 3 19 12 四 情感计算在构建和谐人机交互的网络远程教育系统中必须解决的关键问题 师生面部表情及语音情感特征信号的准确识别 提取以及对这些信号的理解等是构建和谐人机交互的网络远程教育系统中的难点问题 1 师生面部表情和语音情感特征信号的准确识别与提取问题 2 师生语音情感机理和情感特征的识别与提取 2020 3 19 13 四 情感计算在构建和谐人机交互的网络远程教育系统中必须解决的关键问题 2020 3 19 14 四 情感计算在构建和谐人机交互的网络远程教育系统中必须解决的关键问题 由于人类个体的情感交流不仅受具体交流者的对象与经历 交流的时间 地点及环境的影响 每种情感还都具有各自独特的主观体验 因此 就必须解决教学情境中师生多模情感信息融合机制与和谐人机情感交互技术等问题 2 师生多模情感信息融合机制与和谐人机情感交互技术问题 采用自动和交互方式相结合的模型调整算法 利用径向基函数RBF RadialBasisFunction 内插来调整模型的非特征点 使师生面部表情情感成分之间能有效组织和协调 实现由外部环境 情绪状态到情感行为的映射 由三维情感 PAD 将师生面部表情情感量化结果与系统中由高精度摄像头获取的人机交互的行为动作轨迹参数进行对比建模 1 师生多模情感信息融合机制 2020 3 19 15 四 情感计算在构建和谐人机交互的网络远程教育系统中必须解决的关键问题 由于人类个体的情感交流不仅受具体交流者的对象与经历 交流的时间 地点及环境的影响 每种情感还都具有各自独特的主观体验 因此 就必须解决教学情境中师生多模情感信息融合机制与和谐人机情感交互技术等问题 2 师生多模情感信息融合机制与和谐人机情感交互技术问题 在网络远程教育系统中 动态交互是和谐人机交互的网络远程教育系统的重要特点 在研究中 和谐人机交互的网络远程教育系统的交互处理采用Kinect为核心的体感交互 同时辅以鼠标和键盘交互 其交互属性的实现通过由VR P的传感器节点与Script节点实现 通过MicrosoftKinect体感硬件采集学习者在网络远程学习过程中的实时Depth深度图像视频流 再采用体感交互算法设计与开发交互系统程序 MicrosoftKinect体感硬件中融合了语音情感识别 体态情感识别及基于摄像头的脸像识别等关键技术 因此 在网络远程教育系统中无需借助任何外设进行动作捕捉和语音识别 就能使学习者通过语言或肢体动作再辅以键盘或鼠标与网络远程系统进行有效 自然 和谐的人机交互 2 师生自然和谐的人机情感交互技术 2020 3 19 16 四 情感计算在构建和谐人机交互的网络远程教育系统中必须解决的关键问题 情感鼠标 IBM公司 阿曼顿研究中心 开发或韩国BIOPIA公司研制的 2020 3 19 17 四 情感计算在构建和谐人机交互的网络远程教育系统中必须解决的关键问题 2020 3 19 18 五 总结与展望 利用情感计算的理论与技术实施情感补偿 对于保障网络远程教育的教学质量 提高学习者的学习兴趣和网络远程教育的教学效率 促进学习者健全人格的形成 有着显而易见的现实意义与实用价值 本研究有效地解决了网络远程教育系统中严重的情感缺失 教学过程中不能有效实现师生情感交流的关键难题 要把情感智能嵌入到网络远程教育系统中的机器智能中 其关键是要使非逻辑的情感参与到经典的逻辑计算中 构建情感在计算中的通路 并实现情感辅助的机器决策机制 从而将目前基于逻辑运算的机器智能 转化为基于情感和逻辑相结合的机器智能 下一步需要深入研究网络远程教育系统中学习者的情感机制以及情感引起的认知和心理反应 把学习者的情感主观体验纳入到计算中 总之 随着情感计算理论应用