·1592· 工程科学学报，第39卷，第10期 认知能力，影响用户的情感状态[].在人机交互过程 修正，在交互过程中为智能服务机器人提供情感决策、 中运用情感计算技术可有效帮助认知服务机器人理解 表达和反馈依据. 情感，使得交互过程更加顺畅和自然.认知服务机器 1.1情感的认知重评策略 人通过情感计算技术获取情感信息和数据)，并且通 在自然的情感交互中，情感的变化会同时受到一 过模型进行分析识别后作用于人机交互过程，将分析 系列外在与内在因素的影响，它是一个复杂的情感状 结果作为一种感性的理解为用户提供反馈使认知服务 态转移过程].并且，它不仅受到外界情感刺激和当 机器人具备情感识别和情感表达，有效改善人机交互 前情感状态的影响，还与个体自身的情感认知能力有 体验，增加人机交互过程的智能化.随着年龄的增长， 关.心理学家Goss开创性的提出了情感调节策略，情 老人的神经系统将会退化，认知能力也会迅速下降，甚 感的调节伴随着情感的产生，是一个涉及情绪的潜伏 至出现认知功能性的障碍，可能发展为认知等方面的 期、发生时间、持续时间、行为表达、心理体验、生理反 较为典型的精神疾患，从而严重影响老人的正常生 应等改变的动态过程.其中，Goss[)认知重评调节策 活).针对老人迟滞性特征的情感计算模型能够有效 略依据个体的认知能力来理解事件，改变情感体验从 的修正认知重评过程，进而改进情感计算模型，使得服 而使事情合理化，是情感调节过程的关键. 务机器人的情感状态的变化过程能与老人实际的情感 个体的认知重评能力受到来自个性特征、周围环 状态变化保持同步性，从而保证人机交互过程的自然 境、情感类型等多种因素的影响[o).Goss认知重评策 和谐.信息技术的飞速发展使得人们面临着日益严重 略是指个体对于事件情感方面的理解，具有调节个体 的安全问题，在用户与服务机器人进行情感交互的过 情感的作用.在情感的推理阶段，它会改变（减弱或增 程中，采用迟滞性特征修正后的情感计算模型，使得人 强)原本即将被触发的情感，甚至可能会改变情感的 机交互更加和谐自然，但是快速更新的信息资源使得 性质产生情感状态的转移.目前，NEO-PI-R人格量 个人隐私、信息面临着日益严重的安全问题，从而影响 表在机器人的情感状态的研究中得到了广泛的关 着用户与智能机器人的关系，用户甚至不愿意或拒绝 注].本文利用该量表分析个体的人格五因素，得到 与智能机器人进行情感交互).因此为了保证服务机 的第i种人格的评估值在总评估值中所占的比例为c: 器人可信的情感模型，通过对用户的情感信息进行有 ∈[0,1]，i∈[1,5]).受到外界情感刺激时，来自性 效的加密处理，可以促进用户积极地参与智能服务机 格特征的认知重评参数值α与个体认知重评能力？呈 器人的人机情感交互. 正相关，因此我们设定认知重评策略的表达式为： 考虑到智能机器人的可信情感计算，目前密码学 3 是信息安全的核心技术，其中的分组密码算法既能实 arctan (1) 现用户情感信息的机密性和安全性，同时还能保障信 息的完整性[]，所以通过采用分组密码算法对用户情 个体情感状态空间为Q={Q,Q2,…,Q.},n是 感信息进行安全处理可以有效实现可信的情感计算模 情感状态的种类.在认知重评的作用下，情感会相互 型，但是智能机器人采用何种分组密码算法进行安全 作用并产生转移，形成情感状态转移网络.为了描述 处理是提高可信计算的基础.目前，大多数密码算法 这一过程，本文采用HMM模型模拟情感状态之间的 是仅仅通过软件编程来实现，实现方便，操作简单，但 这种关系，并依据转移概率矩阵B=[b]。x实现智能 是快速提升的网络传输速度，对算法执行速度的要求 机器人对老人情感状态的推理和理解].转移矩阵 也越来越高，然而仅仅靠软件实现密码算法得到的性 中第i种情感向第j种情感的转移概率b受到认知重 能远远不足以满足.因此，怎样通过软件与硬件两种 评影响的函数为b:=G(b,T),k∈[1,3]，其中函数 方式的结合，来实现完成密码算法，进一步使情感计算 G,依赖于外界刺激和情感类型（正向情感，中性情感 模型获得更高的性能、执行速度、扩展性和物理安全 性，成为实现可信的情感计算模型的关键问题。 和负向情感)的变化而改变，且满足三%=1 1针对老人迟滞性特征的情感计算模型 1.2情感的迟滞性分析 情感状态调节过程是一个动态过程，情感状态会 智能服务机器人通过人机情感交互获得情感信息 受到环境、性格、认可度等影响，并会随之发生变化 与数据，通过建模对情感信息进行分析与识别，对分析 在交互过程中，受到外界的刺激后个体将会对刺激进 结果进行推理达到感性的理解，将理解结果通过合理 行不断的认知重评.但是由于老人年龄的增长，认知 的方式表达出去也就完成了情感交流的全过程].其 能力的下降，导致思维、反应等的迟滞，直接影响老人 中，机器人情感推理和理解是情感状态不断转移的过 情感状态的转移变化.但是个体在认知重评时，没有 程，对输入刺激的逐步分析，使得情感状态实现转移和 考虑到老人的迟滞性特征，导致情感计算结果与真实工程科学学报,第 39 卷,第 10 期 认知能力,影响用户的情感状态[2] . 在人机交互过程 中运用情感计算技术可有效帮助认知服务机器人理解 情感,使得交互过程更加顺畅和自然. 认知服务机器 人通过情感计算技术获取情感信息和数据[3] ,并且通 过模型进行分析识别后作用于人机交互过程,将分析 结果作为一种感性的理解为用户提供反馈使认知服务 机器人具备情感识别和情感表达,有效改善人机交互 体验,增加人机交互过程的智能化. 随着年龄的增长, 老人的神经系统将会退化,认知能力也会迅速下降,甚 至出现认知功能性的障碍,可能发展为认知等方面的 较为典型的精神疾患,从而严重影响老人的正常生 活[4] . 针对老人迟滞性特征的情感计算模型能够有效 的修正认知重评过程,进而改进情感计算模型,使得服 务机器人的情感状态的变化过程能与老人实际的情感 状态变化保持同步性,从而保证人机交互过程的自然 和谐. 信息技术的飞速发展使得人们面临着日益严重 的安全问题,在用户与服务机器人进行情感交互的过 程中,采用迟滞性特征修正后的情感计算模型,使得人 机交互更加和谐自然,但是快速更新的信息资源使得 个人隐私、信息面临着日益严重的安全问题,从而影响 着用户与智能机器人的关系,用户甚至不愿意或拒绝 与智能机器人进行情感交互[5] . 因此为了保证服务机 器人可信的情感模型,通过对用户的情感信息进行有 效的加密处理,可以促进用户积极地参与智能服务机 器人的人机情感交互. 考虑到智能机器人的可信情感计算,目前密码学 是信息安全的核心技术,其中的分组密码算法既能实 现用户情感信息的机密性和安全性,同时还能保障信 息的完整性[6] ,所以通过采用分组密码算法对用户情 感信息进行安全处理可以有效实现可信的情感计算模 型,但是智能机器人采用何种分组密码算法进行安全 处理是提高可信计算的基础. 目前,大多数密码算法 是仅仅通过软件编程来实现,实现方便,操作简单,但 是快速提升的网络传输速度,对算法执行速度的要求 也越来越高,然而仅仅靠软件实现密码算法得到的性 能远远不足以满足. 因此,怎样通过软件与硬件两种 方式的结合,来实现完成密码算法,进一步使情感计算 模型获得更高的性能、执行速度、扩展性和物理安全 性,成为实现可信的情感计算模型的关键问题. 1 针对老人迟滞性特征的情感计算模型 智能服务机器人通过人机情感交互获得情感信息 与数据,通过建模对情感信息进行分析与识别,对分析 结果进行推理达到感性的理解,将理解结果通过合理 的方式表达出去也就完成了情感交流的全过程[7] . 其 中,机器人情感推理和理解是情感状态不断转移的过 程,对输入刺激的逐步分析,使得情感状态实现转移和 修正,在交互过程中为智能服务机器人提供情感决策、 表达和反馈依据. 1郾 1 情感的认知重评策略 在自然的情感交互中,情感的变化会同时受到一 系列外在与内在因素的影响,它是一个复杂的情感状 态转移过程[8] . 并且,它不仅受到外界情感刺激和当 前情感状态的影响,还与个体自身的情感认知能力有 关. 心理学家 Gross 开创性的提出了情感调节策略,情 感的调节伴随着情感的产生,是一个涉及情绪的潜伏 期、发生时间、持续时间、行为表达、心理体验、生理反 应等改变的动态过程. 其中,Gross [9] 认知重评调节策 略依据个体的认知能力来理解事件,改变情感体验从 而使事情合理化,是情感调节过程的关键. 个体的认知重评能力受到来自个性特征、周围环 境、情感类型等多种因素的影响[10] . Gross 认知重评策 略是指个体对于事件情感方面的理解,具有调节个体 情感的作用. 在情感的推理阶段,它会改变(减弱或增 强)原本即将被触发的情感,甚至可能会改变情感的 性质产生情感状态的转移. 目前,NEO鄄鄄 PI鄄鄄 R 人格量 表在机器人的情感状态的研究中得到了广泛的关 注[11] . 本文利用该量表分析个体的人格五因素,得到 的第 i 种人格的评估值在总评估值中所占的比例为 ci 沂[0,1],i沂[1,5] [12] . 受到外界情感刺激时,来自性 格特征的认知重评参数值 琢 与个体认知重评能力 子 呈 正相关,因此我们设定认知重评策略的表达式为: 子 = 3 2仔 æ è çç arctan 3 | 琢 | 移 5 i = 1 c ö ø ÷÷ i . (1) 个体情感状态空间为 Q = {Q1 ,Q2 ,…,Qn }, n 是 情感状态的种类. 在认知重评的作用下,情感会相互 作用并产生转移,形成情感状态转移网络. 为了描述 这一过程,本文采用 HMM 模型模拟情感状态之间的 这种关系,并依据转移概率矩阵 B = [bij] n 伊 n实现智能 机器人对老人情感状态的推理和理解[13] . 转移矩阵 中第 i 种情感向第 j 种情感的转移概率 bij受到认知重 评影响的函数为 b忆ij = Gk ( bij,子),k沂[1,3],其中函数 Gk 依赖于外界刺激和情感类型(正向情感,中性情感 和负向情感)的变化而改变,且满足 移 n j = 1 b忆ij = 1. 1郾 2 情感的迟滞性分析 情感状态调节过程是一个动态过程,情感状态会 受到环境、性格、认可度等影响,并会随之发生变化. 在交互过程中,受到外界的刺激后个体将会对刺激进 行不断的认知重评. 但是由于老人年龄的增长,认知 能力的下降,导致思维、反应等的迟滞,直接影响老人 情感状态的转移变化. 但是个体在认知重评时,没有 考虑到老人的迟滞性特征,导致情感计算结果与真实 ·1592·