本书以“人机共融与情感计算”为核心议题,系统阐释情感智能从理论建构、技术突破到应用落地的完整发展路径。全书在追溯人机交互演进历程、奠定情感计算科学基础的前提下,深入解析基于视觉、语音及生理信号等多通道信息的多模态情绪识别技术,并聚焦社交机器人的情感交互设计,探讨其在教育、医疗等典型场景中的创新应用。在此基础上,本书进一步梳理当前技术发展面临的核心挑战与伦理困境,并对未来趋势作出展望。
本书适合人工智能领域的研究者、开发人员及相关专业师生阅读。
第一部分 基础理论与技术框架
第1章 人机交互的历史与发展 002~021
1.1 人机交互的演变 002
1.1.1 人机交互的定义 002
1.1.2 人机交互的重要性 002
1.1.3 人机交互的演变历程 004
1.1.4 人机交互的关键技术与设备 008
1.2 现代交互技术概览 012
1.2.1 语音交互:开启自然对话新时代 013
1.2.2 视觉交互:构建沉浸式视觉体验 014
1.2.3 脑机接口:探索人脑与机器的直接对话 015
1.2.4 触觉反馈:赋予机器细腻的触觉表达能力 016
1.3 人机共融的概念与目标 017
1.3.1 人机共融的概念 018
1.3.2 人机共融的核心目标 018
第2章 情感计算的科学基础 022~036
2.1 情感计算的定义与模型 022
2.1.1 情感计算的定义 022
2.1.2 情感计算的发展历程 023
2.1.3 情感计算模型的融合与创新 024
2.2 情感的心理学基础 025
2.2.1 离散情感理论 025
2.2.2 维度模型 026
2.3 情感的神经科学基础 027
2.3.1 杏仁核与情感响应 027
2.3.2 前额叶皮层与情感认知 028
2.3.3 杏仁核与前额叶皮层的协同作用 028
2.4 情感识别与表达的机制 029
2.4.1 情感识别的机制 029
2.4.2 情感表达的机制 032
第二部分 关键技术与应用实践
第3章 视觉交互技术 038~060
3.1 视觉感知原理 038
3.1.1 视觉传感器技术 041
3.1.2 视觉信息处理 043
3.2 面部表情识别 045
3.2.1 面部表情的分类与编码 047
3.2.2 面部表情识别算法 050
3.3 肢体语言识别 056
3.3.1 肢体动作的语义解析 057
3.3.2 肢体语言识别技术 058
第4章 声音交互技术 061~069
4.1 语音识别与合成 061
4.1.1 语音信号处理基础 062
4.1.2 语音识别技术进展 063
4.2 情感语音分析 064
4.2.1 情感语音的特征提取 066
4.2.2 情感语音分析方法 067
第5章 脑机接口技术 070~082
5.1 脑机接口的工作原理 070
5.1.1 脑电信号的采集 071
5.1.2 脑电信号传输 073
5.1.3 脑机接口的分类与应用 075
5.2 脑机接口在情感计算中的应用 077
5.2.1 脑电情感状态的识别 078
5.2.2 脑机接口与机器人交互 080
第6章 生理电信号的情感计算 083~102
6.1 生理电信号的类型与特性 083
6.1.1 心电图(ECG)信号 084
6.1.2 肌电图(EMG)信号 086
6.2 生理信号处理方法 087
6.2.1 生理信号预处理 089
6.2.2 生理信号特征提取 093
6.2.3 生理信号分类 095
6.3 生理电信号的情感分析 096
6.3.1 生理信号与情感状态的关系 097
6.3.2 生理电信号的情感计算方法 099
第三部分 社交机器人与情感交互
第7章 社交机器人的设计原则 104~117
7.1 社交机器人的交互模型 104
7.1.1 社交机器人的交互框架 104
7.1.2 交互行为的设计 110
7.2 社交机器人的人格化 114
7.2.1 人格化设计的重要性 114
7.2.2 人格化设计的方法与实践 115
第8章 社交机器人的情感交互技术 118~122
8.1 情感交互的实现机制 118
8.1.1 情感识别技术 118
8.1.2 情感响应技术 119
8.2 情感交互的应用案例分析 120
第四部分 挑战与未来展望
第9章 人机共融当前面临的挑战 124~139
9.1 技术挑战 124
9.1.1 多模态情感识别的难题 127
9.1.2 情感计算的准确性与可靠性 129
9.2 伦理与社会挑战 132
9.2.1 隐私与数据安全问题 135
9.2.2 人机关系的伦理考量 138
第10章 人机共融未来发展趋势 140~158
10.1 技术发展趋势 140
10.1.1 人工智能的进步 142
10.1.2 交互技术的创新 145
10.2 社会与文化影响 148
10.2.1 人机共融的社会适应性 151
10.2.2 跨文化交流中的机器人角色 155
参考文献 159