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机器人的研究始于20世纪中期。1954年美国人乔治?德沃尔制造了世界上第一台机器人，但直到1980年工业机器人才真正在日本普及，因此称这年为“机器人元年”。机器人按照从低到高的发展，可分为三代：第一代是示教再现机器人，可以完成规定的一些动作；第二代已具有听觉、视觉、触觉等功能；第三代则有智能，它能根据感觉到的信息，进行“思考”、“推理”，并做出“判断”和“决策”，即不用人参与就可以完成一些复杂的功能。显而易见，即使到了第三代机器人，也难以表达人类的各种情感，如喜怒哀乐、吃惊恐惧等等，而这些情感的表达正是人类智能的重要标志。
美国著名心理学家艾伯特?麦拉宾经过研究发现，人在交流时，语言只能表达7%的内容，声调也只能表达38%的内容，而55%的内容要由人的情感来表达，可见情感表达的重要性。也就是说，机器人不仅要有头、眼、颈、腰、双腿等与人类相似的外形，并且能模拟人类的视觉、触觉、语言、动作等功能，更重要的是要具有情感表达能力。只有这样，人类与机器人之间的沟通、信息交换、共存才有可能。
那么，研制具有人造情感的机器人到底有没有可能？长期的研究结果表明，是有可能的。目前世界上研制情感机器人的国家已不在少数，并且已初显成效！
为人类的情感建模
人造情感，是指以人类学、心理学、脑科学、认知科学、信息科学、人工智能等学科为理论基础，对人类的情感过程进行模拟、识别和理解，使机器产生类似于人类的感情，可以与人类进行自然和谐的交流。
人类的情感是一种十分复杂的现象，包含着丰富的内容。从心理学的角度看，情感可以分成两个部分，即情感过程和情感个性。
所谓情感过程，是指情感状态的变化过程。情感状态包括高兴、愤怒、恐惧、悲哀等等。
所谓情感个性，包括需要、欲望、动机、兴趣等个性倾向以及能力、气质、性格、态度等个性心理特征。为了用计算机表达出人类复杂的情感，专家们认为，必须为情感“建模”，也就是将人类的情感用合适的数学模型描述出来。
如何建模是一项专业化的工作，理论性强，又涉及众多方面，本文就不作进一步介绍了，仅将目前已有的人工情感计算模型简单罗列如下：
一、情感综合产生器模型。这是由美国麻省理工学院的专家提出的，是个分布式的计算模型。它提供了一个灵活的方法用来模拟感情，对人造机器人的行为产生影响。
二、情感三层体系结构模型。这是由英国伯明翰大学的专家提出。所谓情感三层体系结构，指的是成人大脑中至少由三层结构组成，它们是反应层、传输层和自我监控层。反应层的任务是探察周围环境中的事物并自动执行；传输层的任务是进行计划、评价，做出决定以及分配资源，传输层中还包括对成功或失败进行评价；自我监控层的主要任务是进行后期管理，并寻找有效途径提供给传输层操作，该层中的情感包括羞耻、羞辱和悲痛，等等。为了适应处理过程中可能发生的快速变化，该模型还增加了一个警觉系统，可以从各层获得信息并向各层输出。
三、Kismet的情感模型。这种情感模型主要包括感知系统、行为系统、注意系统、动机系统和运动系统。机器人通过该模型对外部环境、内部刺激和行为动作进行综合判断，从而产生各种情感变化。
四、Salt 和Pepper模型。该模型是由里斯本大学的一个专家提出的，由三个主要层次构成，即认知行为发生器、情感发生器和中断管理器。促发情感生成的称为情感引擎，包括情感传感器、情感发生器和情感监控器。情感引擎首先通过情感发生器对人的整体状态进行评价，当产生情感反应后，这些情感反应又反过来促使人的整体状态发生改变。
五、WE-4R情感模型。该模型由日本早稻田大学开发。根据大脑模型的三层结构——反射、情绪和智力来构建WE-4R情感模型，可表达9种情感。同时WE-4R还引入个性这个概念，包括感知个性和表达个性。感知个性用来刺激机器人的情感状态，表达个性则影响机器人的表情和颈部运动。
六、EM情感模型。该模型由葡萄牙专家提出，是一种可用于智能控制的模型，由认知层和感知层组成。认知层取得认知图像，感知层分析图像的基本特征，从而产生简化的感知图像。认知层和感知层相互作用，EM就能完成机器人情感的表达。
情感机器人越来越像人
目前，对于情感机器人的研究主要集中在美国、日本和欧盟的一些大学和研究所，我国的一些大学也正在积极研究。
日本东京理科大学小林研究室研制的情感机器人“萨雅”（SAYA）具有喜、怒、厌、悲、恐、惊六种表情，并可进行实时表演。日本可可洛公司和先进传媒公司联合研制的情感机器人“小行星”，有会动的嘴唇和人造肌肉，具备拟人的表情，还能听懂4万多个中文、英文、日文和韩文语句，更有适合回答2000多种答案时的相应面部表情。日本专家还展示了他们的情感机器人“感性”（Kansei），它可以像真人一样表达自己的情感。美国麻省理工学院人工智能实验室的计算机专家研制的情感机器人“Kismet”，属于婴儿情感机器人，具有婴儿向父母表达需求和愿望等情感。
英国科学家小组正在制造一种情感机器人，当它和人类接触时，能回应人类的表情，并表达自己的情感。从事该机器人开发工作的，是英国赫特福德郡大学计算机科学院的劳拉?卡纳麦罗博士。卡纳麦罗表示，开发此机器人的目的是让它成长并适应人类的日常环境。他说：“如果机器人与人类做伴或充当人的护工，就能真正融入人类的日常生活中。第一个这样的机器人已经制造出来了，内置有行为模式，当它诞生时，会发现自己在鸟儿和一些哺乳动物们当中。”
据国外媒体报道，美国麻省理工学院的科学家们日前展示了他们最新开发出的情感机器人“Nexi”。该机器人不仅能理解人的语言，还能够对不同语言做出相应的喜怒哀乐反应。“Nexi”能够通过脸部自由活动装置与人沟通，并通过面部表情表达高兴和忧郁之情。最令人感到惊奇的是，这款机器人还能“察言观色”，并通过转动眼球和睁闭眼睛、皱眉、张嘴、打手势等形式表达丰富的情感。研究人员称，这款机器人可以用来做家务，因为它能够按照人的指令，摆放重量不超过3.5公斤的物品。这款机器人的头和手臂都由高灵敏度的塑料制成，因此能够感觉到别人触摸它，并判断这种触摸是否带有恶意。 我国的情感机器人研制工作也在如火如荼地开展。哈尔滨工业大学类人与类人猿机器人研究室研制的情感机器人，已实现了基本面部表情的模仿和人体头部器官的运动。北京科技大学的机器人研究课题组已经研制出具有面部表情的ER-1情感机器人，它能通过表情来表达情感，并能与人进行自然的交流。
美国一位科学家大胆预言：到2029年人造情感机器人将具有与人类同等的智能水平，甚至还能与人类“结婚生子”！
（作者单位：上海航天局）
小 贴 士
让计算机理解人的感情
让计算机理解人的感情和研制具有感情的机器人同样重要，这是因为随着科学技术的发展，我们的工作和生活已经越来越离不开计算机了。那么，能否使复杂精密的计算机与人类实现有效沟通、和谐相处？
美国斯坦福大学的专家们对人机交互领域的研究结果表明，人与计算机间的联系既有自然性，也有社会性。在人机交流中所需要解决的问题，与人和人交流中所需解决的问题是一致的。当然，人与人的情感交流是自然发生的，我们也期望人机交流时能发生情感交流（即使并不十分自然），期望计算机能够富有感情地与人类进行各种交流，在交流中实现自我分析、自我调控和自我完善，从而使人机交流进行得更融洽、和谐。最终达到人机之间能和人与人之间一样，进行自然、亲切和生动的智能交互。
显然，拥有情感信息处理能力的计算机能够对人类的情感进行获取、分类、识别和响应，从而获得在人类看来十分亲切的感觉，可以减轻人们使用计算机时的疲惫感。近年来，情感计算机的研究受到学术界的高度关注。美国和欧洲的各个信息技术实验室都在加强对情感系统的研究步伐。麻省理工学院媒体实验室的情感计算小组研制的情感计算系统，通过记录人面部表情的摄像机和连接在人身体上的生物传感器来收集数据，然后由一个“情感助理”来调节程序以识别人的情感，如你对电视讲座的内容表现出不理解的表情时，“情感助理”会再一次播放该内容并且加入解释。又如麻省理工学院和比利时IMEC的研究人员共同开发了情感计算的关键技术，该技术可以让计算机帮助人们提高工作效率，并理解人们的需要。
上面提到的“情感计算”是指与情感相关，来源于情感或对情感施加影响的计算，就是试图赋予计算机像人一样具有观察、理解和生成各种情感特征的能力。对情感进行计算研究，就是试图建立一种能感知、识别和理解人的情感，并能对人的情感做出反应的计算系统。
美国著名心理学家艾伯特?麦拉宾经过研究发现，人在交流时，语言只能表达7%的内容，声调也只能表达38%的内容，而55%的内容要由人的情感来表达，可见情感表达的重要性。也就是说，机器人不仅要有头、眼、颈、腰、双腿等与人类相似的外形，并且能模拟人类的视觉、触觉、语言、动作等功能，更重要的是要具有情感表达能力。只有这样，人类与机器人之间的沟通、信息交换、共存才有可能。
那么，研制具有人造情感的机器人到底有没有可能？长期的研究结果表明，是有可能的。目前世界上研制情感机器人的国家已不在少数，并且已初显成效！
为人类的情感建模
人造情感，是指以人类学、心理学、脑科学、认知科学、信息科学、人工智能等学科为理论基础，对人类的情感过程进行模拟、识别和理解，使机器产生类似于人类的感情，可以与人类进行自然和谐的交流。
人类的情感是一种十分复杂的现象，包含着丰富的内容。从心理学的角度看，情感可以分成两个部分，即情感过程和情感个性。
所谓情感过程，是指情感状态的变化过程。情感状态包括高兴、愤怒、恐惧、悲哀等等。
所谓情感个性，包括需要、欲望、动机、兴趣等个性倾向以及能力、气质、性格、态度等个性心理特征。为了用计算机表达出人类复杂的情感，专家们认为，必须为情感“建模”，也就是将人类的情感用合适的数学模型描述出来。
如何建模是一项专业化的工作，理论性强，又涉及众多方面，本文就不作进一步介绍了，仅将目前已有的人工情感计算模型简单罗列如下：
一、情感综合产生器模型。这是由美国麻省理工学院的专家提出的，是个分布式的计算模型。它提供了一个灵活的方法用来模拟感情，对人造机器人的行为产生影响。
二、情感三层体系结构模型。这是由英国伯明翰大学的专家提出。所谓情感三层体系结构，指的是成人大脑中至少由三层结构组成，它们是反应层、传输层和自我监控层。反应层的任务是探察周围环境中的事物并自动执行；传输层的任务是进行计划、评价，做出决定以及分配资源，传输层中还包括对成功或失败进行评价；自我监控层的主要任务是进行后期管理，并寻找有效途径提供给传输层操作，该层中的情感包括羞耻、羞辱和悲痛，等等。为了适应处理过程中可能发生的快速变化，该模型还增加了一个警觉系统，可以从各层获得信息并向各层输出。
三、Kismet的情感模型。这种情感模型主要包括感知系统、行为系统、注意系统、动机系统和运动系统。机器人通过该模型对外部环境、内部刺激和行为动作进行综合判断，从而产生各种情感变化。
四、Salt 和Pepper模型。该模型是由里斯本大学的一个专家提出的，由三个主要层次构成，即认知行为发生器、情感发生器和中断管理器。促发情感生成的称为情感引擎，包括情感传感器、情感发生器和情感监控器。情感引擎首先通过情感发生器对人的整体状态进行评价，当产生情感反应后，这些情感反应又反过来促使人的整体状态发生改变。
五、WE-4R情感模型。该模型由日本早稻田大学开发。根据大脑模型的三层结构——反射、情绪和智力来构建WE-4R情感模型，可表达9种情感。同时WE-4R还引入个性这个概念，包括感知个性和表达个性。感知个性用来刺激机器人的情感状态，表达个性则影响机器人的表情和颈部运动。
六、EM情感模型。该模型由葡萄牙专家提出，是一种可用于智能控制的模型，由认知层和感知层组成。认知层取得认知图像，感知层分析图像的基本特征，从而产生简化的感知图像。认知层和感知层相互作用，EM就能完成机器人情感的表达。
情感机器人越来越像人
目前，对于情感机器人的研究主要集中在美国、日本和欧盟的一些大学和研究所，我国的一些大学也正在积极研究。
日本东京理科大学小林研究室研制的情感机器人“萨雅”（SAYA）具有喜、怒、厌、悲、恐、惊六种表情，并可进行实时表演。日本可可洛公司和先进传媒公司联合研制的情感机器人“小行星”，有会动的嘴唇和人造肌肉，具备拟人的表情，还能听懂4万多个中文、英文、日文和韩文语句，更有适合回答2000多种答案时的相应面部表情。日本专家还展示了他们的情感机器人“感性”（Kansei），它可以像真人一样表达自己的情感。美国麻省理工学院人工智能实验室的计算机专家研制的情感机器人“Kismet”，属于婴儿情感机器人，具有婴儿向父母表达需求和愿望等情感。
英国科学家小组正在制造一种情感机器人，当它和人类接触时，能回应人类的表情，并表达自己的情感。从事该机器人开发工作的，是英国赫特福德郡大学计算机科学院的劳拉?卡纳麦罗博士。卡纳麦罗表示，开发此机器人的目的是让它成长并适应人类的日常环境。他说：“如果机器人与人类做伴或充当人的护工，就能真正融入人类的日常生活中。第一个这样的机器人已经制造出来了，内置有行为模式，当它诞生时，会发现自己在鸟儿和一些哺乳动物们当中。”
据国外媒体报道，美国麻省理工学院的科学家们日前展示了他们最新开发出的情感机器人“Nexi”。该机器人不仅能理解人的语言，还能够对不同语言做出相应的喜怒哀乐反应。“Nexi”能够通过脸部自由活动装置与人沟通，并通过面部表情表达高兴和忧郁之情。最令人感到惊奇的是，这款机器人还能“察言观色”，并通过转动眼球和睁闭眼睛、皱眉、张嘴、打手势等形式表达丰富的情感。研究人员称，这款机器人可以用来做家务，因为它能够按照人的指令，摆放重量不超过3.5公斤的物品。这款机器人的头和手臂都由高灵敏度的塑料制成，因此能够感觉到别人触摸它，并判断这种触摸是否带有恶意。 我国的情感机器人研制工作也在如火如荼地开展。哈尔滨工业大学类人与类人猿机器人研究室研制的情感机器人，已实现了基本面部表情的模仿和人体头部器官的运动。北京科技大学的机器人研究课题组已经研制出具有面部表情的ER-1情感机器人，它能通过表情来表达情感，并能与人进行自然的交流。
美国一位科学家大胆预言：到2029年人造情感机器人将具有与人类同等的智能水平，甚至还能与人类“结婚生子”！
（作者单位：上海航天局）
小 贴 士
让计算机理解人的感情
让计算机理解人的感情和研制具有感情的机器人同样重要，这是因为随着科学技术的发展，我们的工作和生活已经越来越离不开计算机了。那么，能否使复杂精密的计算机与人类实现有效沟通、和谐相处？
美国斯坦福大学的专家们对人机交互领域的研究结果表明，人与计算机间的联系既有自然性，也有社会性。在人机交流中所需要解决的问题，与人和人交流中所需解决的问题是一致的。当然，人与人的情感交流是自然发生的，我们也期望人机交流时能发生情感交流（即使并不十分自然），期望计算机能够富有感情地与人类进行各种交流，在交流中实现自我分析、自我调控和自我完善，从而使人机交流进行得更融洽、和谐。最终达到人机之间能和人与人之间一样，进行自然、亲切和生动的智能交互。
显然，拥有情感信息处理能力的计算机能够对人类的情感进行获取、分类、识别和响应，从而获得在人类看来十分亲切的感觉，可以减轻人们使用计算机时的疲惫感。近年来，情感计算机的研究受到学术界的高度关注。美国和欧洲的各个信息技术实验室都在加强对情感系统的研究步伐。麻省理工学院媒体实验室的情感计算小组研制的情感计算系统，通过记录人面部表情的摄像机和连接在人身体上的生物传感器来收集数据，然后由一个“情感助理”来调节程序以识别人的情感，如你对电视讲座的内容表现出不理解的表情时，“情感助理”会再一次播放该内容并且加入解释。又如麻省理工学院和比利时IMEC的研究人员共同开发了情感计算的关键技术，该技术可以让计算机帮助人们提高工作效率，并理解人们的需要。
上面提到的“情感计算”是指与情感相关，来源于情感或对情感施加影响的计算，就是试图赋予计算机像人一样具有观察、理解和生成各种情感特征的能力。对情感进行计算研究，就是试图建立一种能感知、识别和理解人的情感，并能对人的情感做出反应的计算系统。