你懂他/她嗎？他/她懂你嗎？你是否經常因為(wei) 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“麵具”之下，難以被他人準確理解。盡管麵部表情、語言語調等非語言信號提供了一些線索，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(yu) 智能化係統的需求日益增長，情感識別技術作為(wei) 人機交互領域的重要組成部分，正受到越來越多的關(guan) 注。

傳(chuan) 統的情感識別技術主要基於(yu) 麵部表情、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(ge) 體(ti) 差異等因素的限製，難以實現準確而高效的情感識別。

由於(yu) 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信息一直是個(ge) 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(wei) 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(ge) 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係統，該係統結合了語言和非語言表達數據，可有效利用全麵的情緒信息。

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

據介紹，該係統的核心是個(ge) 性化皮膚集成麵部界麵（Self-powered Skin-interfaced Facial and Vocal Emotion Recognition Interface，PSiFI）係統，該技術基於(yu) 自供電的摩擦電原理，通過特製的傳(chuan) 感器單元，能夠同時感知麵部和聲音表達所產(chan) 生的信號，從(cong) 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(ge) 係統，隻需幾個(ge) 學習(xi) 步驟，無需複雜的測量設備，就能實現實時情感識別。這為(wei) 未來的便攜式情感識別設備和下一代基於(yu) 情感的數字平台服務提供了可能性。”

此外，研究團隊還將該係統應用於(yu) VR 環境（智能家居、私人影院和智能辦公室等），通過識別個(ge) 人在不同情況下的情緒，提供個(ge) 性化的音樂(le) 、電影和書(shu) 籍推薦。

準確識別麵部表情和聲音

PSiFI 技術是一種基於(yu) 生理信號的麵部和聲音表情感知界麵。該技術利用 PDMS 和 PEDOT:PSS 等柔性、透明、可加工的材料構建傳(chuan) 感器單元，用於(yu) 捕捉人體(ti) 麵部和聲音等生理信號，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(liang) 者是構建 PSiFI 係統的關(guan) 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 係統概述。A. PSiFI 包括摩擦電傳(chuan) 感器（TES）、用於(yu) 無線通信的數據處理電路以及用於(yu) 麵部表情和語音識別的深度學習(xi) 分類器。B. 可穿戴麵罩的 PSiFI 二維布局，並在麵部緊張和聲音振動等感官刺激方麵描繪了兩(liang) 種不同類型的 TES。C. 由電極層和介電層等簡單兩(liang) 層結構組成的 TES 示意圖以及 TES 組件的照片。比例尺：1 cm。D. TES 製造組件示意圖。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傳(chuan) 感刺激，介電層進行了不同的設計，以實現最佳的傳(chuan) 感性能。中間的插圖為(wei) 應變型介電層的納米結構表麵的 SEM 圖像，右側(ce) 插圖顯示作為(wei) 振動型介電層的聲孔的衝(chong) 孔的照片。比例尺：2 μm 和 1 mm。

PSiFI 係統由 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(yu) 傳(chuan) 輸信號，聲學孔用於(yu) 增強傳(chuan) 感器的靈敏度和性能。

將 PDMS 的基礎材料與(yu) 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。通過混合 PEDOT:PSS 的水性分散液和添加劑，然後在基板上塗覆和固化形成導電層。

圖｜應變傳(chuan) 感單元的工作機理及表征。A. 應變傳(chuan) 感單元的示意圖。插圖：檢測麵部應變的傳(chuan) 感單元的放大視圖。B. 應變傳(chuan) 感單元在屈曲和拉伸狀態下的電位分布。

圖｜用於(yu) 輸出測量的實驗裝置的真實圖像。比例尺：1 cm。

通過特定的塗覆和固化方法將 PDMS 和 PEDOT:PSS 層結合形成傳(chuan) 感器單元。利用激光切割技術在 PDMS 基底上製備聲學孔，從(cong) 而增強傳(chuan) 感器的靈敏度和響應性。

圖｜振動傳(chuan) 感單元的工作機製和表征。A. 振動傳(chuan) 感單元的示意圖。插圖：檢測聲帶振動的傳(chuan) 感單元的放大視圖。B. 工作循環期間傳(chuan) 感單元的電勢分布。C. 用於(yu) 聲音振動傳(chuan) 感器的孔圖案配置示意圖以及 32 孔配置中孔的 SEM 圖像。比例尺：2 mm（插圖：顯示聲孔的放大視圖。比例尺：400 μm）。

在搭建好 PSiFI 係統之後，為(wei) 確保其性能，研究團隊進行了一係列測試。

首先，研究人員使用光譜儀(yi) 對 PSiFI 係統的透明性進行測試。結果顯示，PSiFI 係統在可見光範圍內(nei) 具有良好的透明性，允許光線穿透，使得用戶能夠舒適地佩戴 PSiFI 設備而不感到遮擋或阻礙。

然後，研究人員對此進行了拉伸實驗和彎曲實驗，以驗證 PSiFI 係統在各種形變下的柔韌性和穩定性。實驗結果表明，即使在受到拉伸或彎曲時，PSiFI 係統仍能保持其結構完整性和性能穩定性，表現出優(you) 異的柔韌性。

隨後，研究團隊又開展了情感識別實驗。

他們(men) 使用 PSiFI 傳(chuan) 感器對麵部運動信號進行采集，並利用先進的算法進行處理和分析。結果表明，通過監測麵部肌肉的微小運動變化，PSiFI 係統能夠準確捕捉和記錄不同情感狀態下的麵部表情特征。

此外，研究團隊還利用 PSiFI 技術對聲音信號進行采集，並通過聲學分析方法進行情感識別。結果顯示，PSiFI 係統能夠有效地捕捉和分析聲音的頻率、振幅和其他特征，從(cong) 而識別出言語中所蘊含的情感信息。

未來，也許機器比人更懂你

研究團隊表示，在未來，PSiFI 技術可以應用於(yu) 情感識別領域，通過監測麵部和聲音信號，識別出個(ge) 體(ti) 的情感狀態，為(wei) 智能醫療係統提供情感健康監測和診斷服務。

在人機交互領域，PSiFI 技術也可以與(yu) 智能設備集成，實現人機自然交互。例如，在虛擬現實環境中，PSiFI 技術可以用於(yu) 感知用戶的情感狀態，從(cong) 而實現更加智能化和個(ge) 性化的用戶體(ti) 驗。

在機器人方麵，PSiFI 技術則可應用於(yu) 情感智能機器人領域，使機器人能夠識別和理解人類的情感表達，從(cong) 而更好地與(yu) 人類交流和互動。

必須說明的是，這項技術並非十全十美，目前還存在一些局限性。

首先，PSiFI 技術的傳(chuan) 感器需要具備高靈敏度，從(cong) 而準確捕捉和分析微弱的麵部和聲音信號，但目前傳(chuan) 感器的靈敏度還有待進一步提高。這可以通過優(you) 化傳(chuan) 感器的結構和材料選擇，提高傳(chuan) 感器的靈敏度和穩定性，使其更適用於(yu) 不同情境和環境下的情感識別任務。

此外，PSiFI 技術需要處理大量的生理信號數據，並進行複雜的數據分析和算法處理，這對數據處理能力提出了挑戰，需要更加高效和智能的算法和處理平台。在未來，可以開發更加高效和精確的數據處理算法，提高 PSiFI 技術對生理信號的分析和識別能力，從(cong) 而提升情感識別的準確性和可靠性。

當然，這項技術結合了生物醫學、工程學、心理學等領域的專(zhuan) 業(ye) 星空体育官网入口网站和技術，需要更多的跨學科合作，來共同推動 PSiFI 技術的發展和應用，拓展其在智能醫療、人機交互等領域的應用前景。

近年來，情感識別技術在人機交互、醫療健康等領域得到了廣泛關(guan) 注和研究。除了 PSiFI 技術，還有許多其他相關(guan) 研究取得了重要進展。

例如，基於(yu) 圖像處理和深度學習(xi) 的麵部表情識別技術，以及基於(yu) 聲音信號處理和模式識別的語音情感識別技術等。這些研究成果為(wei) 情感識別技術的發展提供了豐(feng) 富的技術手段和方法。

隨著 PSiFI 等創新技術的不斷出現和應用場景的不斷擴展，在不久的將來，人們(men) 或許能夠更加智能、更加自然地與(yu) 智能設備和係統進行交互，醫療健康管理也將變得更加個(ge) 性化和精準。

到那時，也許機器比人更懂你。

參考鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41467-023-44673-2

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