从感知到认知，人工智能正在理解人类情感
文/陈根
很长时间以来，是否具备情感，是区分人与机器的重要标准之一。换言之，机器是否具有情感也是机器人性化程度高低的关键因素之一。
当前，人工智能已呈现高速增长和全面扩张的态势。一方面，人工智能不断朝更深层的智能方向发展，包括数学运算、逻辑推理、专家系统、深度学习等；另一方面，人工智能不断向社会的各个领域进行扩展，从智能手机到智能家居，从智能交通到智能城市等。
“感知智能”逐渐向具有理解和表达能力的“认知智能”转变，为机器赋予感情成为必然趋势。人工智能之父马文·明斯基就曾提到，“如果机器不能够很好地模拟情感，那么人们可能永远也不会觉得机器具有智能”。
想要人工智能理解人类感情，则需要从人工智能的情感计算开始。
人工智能正在理解人类情绪
试图让人工智能理解人类情感并不是新近的研究。
早在1997年，麻省理工学院媒体实验室Picard 教授就提出了情感计算的概念。Picard 教授指出，情感计算与情感相关，源于情感或能够对情感施加影响的计算。简单来说，情感计算旨在通过赋予计算机识别、理解和表达人的情感的能力，使得计算机具有更高的智能。
自此，情感计算这一新兴科学领域，开始进入众多信息科学和心理学研究者的视野，从而在世界范围内拉开了人工智能走向人工情感的序幕。
情感计算作为一门综合性技术，是人工智能情感化的关键一步，包括情感的“识别”、“表达”和“决策”。“识别”是让机器准确识人类的情感，并消除不确定性和歧义性；“表达”则是人工智能把情感以合适的信息载体表示出来，如语言、声音、姿态和表情等；“决策”则主要研究如何利用情感机制来进行更好地决策。
识别和表达是情感计算中关键的两个技术环节。情感识别通过对情感信号的特征提取，得到能最大限度地表征人类情感的情感特征数据。据此进行建模，找出情感的外在表象数据与内在情感状态的映射关系，从而将人类当前的内在情感类型识别出来，包括语音情感识别、人脸表情识别和生理信号情感识别等。
人脸表情识别显然是情感识别中关键的一部分。在人类交流过程中，有55%是通过面部表情来完成情感传递的。20 世纪70 年代，美国心理学家Ekman 和Friesen 对现代人脸表情识别做了开创性的工作。
Ekman 定义了人类的6 种基本表情：高兴、生气、吃惊、恐惧、厌恶和悲伤，确定了识别对象的类别；建立了面部动作编码系统（facialactioncodingsystem，FACS），使研究者能够按照系统划分的一系列人脸动作单元来描述人脸面部动作，根据人脸运动与表情的关系，检测人脸面部细微表情。
情感识别是目前最有可能的应用。比如，商业公司利用情感识别算法观察消费者在观看广告时的表情，这可以帮助商家预测产品销量的上升、下降或者是保持原状，从而为下一步产品的开发做好准备。
机器除了识别、理解人的情感之外，还需要进行情感的反馈，即机器的情感合成与表达。与人类的情感表达方式类似，机器的情感表达可以通过语音、面部表情和手势等多模态信息进行传递，因此机器的情感合成可分为情感语音合成、面部表情合成和肢体语言合成。
其中，语音是表达情感的主要方式之一。人类总是能够通过他人的语音轻易地判断他人的情感状态。语音的情感主包括语音中所包含的语言内容，声音本身所具有的特征。显然，机器带有情感的语音将使消费者在使用的时候感觉更人性化、更温暖。
从情感计算的决策来看，大量的研究表明，人类在解决某些问题的时候，纯理性的决策过程往往并非最优解。在决策的过程中，情感的加入反而有可能帮助人们找到更优解。因此，在人工智能决策过程中，输入情感变量，或将帮助机器做出更人性化的决策。
微软的研究人员曾在这个问题上给出过答案，他们提出了一种基于周围血管搏动测量（PeripheralPulseMeasurements）的内在奖励的强化学习新方法，这种内在奖励是与人类神经系统的响应相关的。研究人员假设这种奖励函数可以帮助强化学习解决稀疏性（sparse）和倾斜性（skewed），以此提高采样效率。
“情感”鸿沟的跨越和未跨越
情感智能是让机器更加智能的关键，具有情感的机器不仅更通用、更强大、更有效，而且将更趋近于人类的价值观。在人类科学家长期的努力下，横亘在人脑与电脑之间的“情感”鸿沟正在被跨越。
2014年5月29日，由微软亚洲互联网工程院开发的一代小冰开始了微信公测，在3天内赢得了超过150万个微信群、逾千万用户的喜欢。微软小冰，可以说，就是一个初步练成情感计算的人工智能。
微软小冰的开发团队负责人李笛曾表示，小冰作为一个人工智能平台，已经在技术、产品、数据三者之间形成了一个正循环。换言之，小冰积累的大数据已经足够多到能够让小冰实现自我进化。
2017年5月，“微软小冰”出版了第一部由人工智能创作的诗集《阳光失了玻璃窗》，其中部分诗作在《青年文学》等刊物发表或在互联网发布，并被宣布享有作品的著作权和知识产权。正如小冰在诗歌中作出的自我陈述：“在这世界，我有美的意义。”
如今，小冰已经积累了百亿轮与人类的对话信息，从中提取了海量历史数据，这些海量数据已经足够多到让小冰对未来对话的判断准确程度超过50%。某种程度上，小冰已经形成了初步的记忆、认知与意识能力。
如今，随着大量统计技术模型的涌现和数据资源的累积，情感计算在应用领域的落地日臻成熟。当然，任何一门技术都有其技术曲线，情感计算的发展也不是一帆风顺的。
一方面，情感计算必然面临群体情感和个体情感的矛盾。由于对情感的感知和理解存在具体的个体差异，在应用过程中情感个性化是非常重要的考量。然而，个性化和泛化能力是相互矛盾的，这也成为了情感计算的一个技术难点。
事实上，过去情感研究的默认前提和假设都是情感的群体共性，即群体在表达同样的外显数据时，内心情感状态是一致的。这令关注个体独特性时，面临着数据和方法的问题：如何把控所需的个人数据量？在实际应用场景中，又是否能真正获取到每个人所谓的独特数据？
另一方面，则是对于个体的情绪计算。虽然通过控制情绪波动的幅度，能够模拟性格活泼夸张和安静内敛的人不同的情感起伏，但目前即使是利用共通的情感模拟出一个普通的人，也十分困难。机器在每轮情绪切换中比较跳跃，很难像人那样保持自然、连贯的变化。
此外，个人情感分析问题在交互领域不断衍生着新的应用方式。比如，在智能客服领域有效检测用户情感；日趋成熟的测谎技术，也能够在话术引导下通过生理参数，甚至仅仅是音讯和视频信号等反应心理细微波动的参数来进行情感分析。
但是，个性化服务却也面对隐私保障的挑战。个性化的情感计算必然让渡用户的更多数据，在这样的情况下，隐私能否受到有效保护还未可知。
可以预见，情感计算在未来将改变传统的人机交互模式，实现人与机器的情感交互。从感知智能到认知智能的范式转变，从数据科学到知识科学的范式转变，人工智能也将在未来给我们交出一个更好的回答。
当人工智能有了情感，人类未来该如何自处
《情感经济：人工智能、颠覆性变革与人类未来》，[美]罗兰·T.拉斯特、黄明蕙著，彭相珍译，中译出版社2022年1月版。
文学作品和电影，往往将奇点视为威胁和恐怖事件。例如，在斯坦利·库布里克的电影《2001：太空漫游》中，计算机HAL（IBM公司缩略名称字母前移一位，即H-I、A-B、L-M），不仅具有机械智能和思维智能，它还具有足够的情感智能来愚弄和操纵宇航员（并杀死了大部分宇航员）。最终,HAL基于自己的利益，损害了它本应服务的人类的利益。
电影《2001：太空漫游》（1968）剧照。
但在斯蒂芬·斯皮尔伯格的优秀电影《人工智能》中，人工智能表现为更积极的形象，库布里克也是该片的主要合作者（直到他英年早逝）。在这部电影中，大部分主角都是拥有发达情感智能的机器人。在电影的最后，人工智能外星人已经占据了主导地位，但他们对老一代的机器人，表现出了相当程度的关心、关注和同情。电影《她》也从一种有利于人类的角度描绘了人工智能。人工智能“操作系统”（斯嘉丽·约翰逊配音），对她的人类主人表现出极大的同情心。经典科幻电影《银翼杀手》也从正面描写了人工智能机器人,并描绘了具备深刻情感智慧的最先进的机器人。
因此，我们也看到，人类对人工智能的情感能力的观感是矛盾的。在最坏的情况下，人工智能将利用其情感智能来操纵人类，以达到自己的目的。在最好的情况下，人工智能将利用其情感智能，与人类产生共鸣并帮助人类。我们将在下文中探讨这两种可能性。
电影《人工智能》（2001）剧照。
收入和财富不平等会进一步恶化吗？
一旦人工智能发展到了高度的情感智能，它将全方位压倒人类智能。这将自然而然地导致一个后果，即人类的劳动变得不够理想，因为人工智能几乎在所有方面都表现得比人类智能更好。这就意味着人类的劳动将丧失价值，且所有的工作将由人工智能接管。如果经济中的所有价值，几乎都来自人工智能，那么价值将几乎来自资本，而不是劳动。其结果是，经济将由相对少数的资本家掌控。这反过来又会进一步加剧收入和财富的严重不平等。在这种情况下，大多数人类将如何谋生，尚无答案。
人类真的能控制人工智能吗？
许多思想家声称人工智能永远也不能自主完成任务，因为它必须由人类编程。因此，人类将永远控制着人工智能。但事实真的如此吗？我们不妨简单地回想一下当前最常见的人工智能形式，即深度学习神经网络。这种人工智能已经被视为一个“黑盒子”，因为人类很难对其如何产出结果进行解释，即为什么它们能给出特定的解决方案。为此，计算机科学当前的一个重要研究领域就是，如何让深度学习对其客户（人类）而言，变得“可解释”。但一个显然的趋势是，随着人工智能变得越来越复杂，也越来越难被人类理解，导致人类感觉其逐渐失控。
最终，这个问题将变得越来越严重，而不是随着发展逐渐淡化。当人工智能变得足够聪明时，它就有可能做到自我编程。毕竟，计算机的自我编程作用已经存在，并将随着时间的推移而变得越来越普遍。换句话说，人类对人工智能的控制力正在迅速减弱，而随着控制力的丧失，人类如何确保人工智能继续按照既定的要求，致力于实现人类设定的目标,而非它自己的目标，也将成为一个问题。
牛津大学哲学家尼克·博斯特罗姆和麻省理工学院物理学家马克斯·泰格马克,都提醒人类应该注意这种人类失去对机器的控制的问题。他们都指出，人工智能可能会演变成一种智能或多种智能，无论哪种结果，都可能威胁到人类的控制力，甚至威胁到人类的生存能力。正如作家凯文·凯利（KevinKelly）所指出的那样，人工智能设备的联网可能造就异常强大的超级人工智能。
人类享受悠闲生活的设想
关于奇点，人们设想的最幸福场景是，人工智能负责完成社会的所有工作，而人类则可以自由地过着悠闲的生活，追求艺术、玩电子游戏、看3D电视，或沉浸在虚拟现实中。人类也会拥有几乎无限的社交时间（无论是面对面交流还是线上互动），或许未来全人类的生活都会变得类似现代的沙特阿拉伯王国公民的生活。在那里，几乎所有的工作，都由外国人完成,而沙特公民（至少是男性）则享有相当高程度的财富和自由。
电影《人工智能》（2001）剧照。
然而，如果我们从现实的角度来研究这种人类享受闲暇的情景，就会看出这种可能性将很难被实现。因为控制资本的相对少数人，将控制社会的大部分财富，而与对社会没有价值贡献的其他人分享财富，显然不符合前者自身的利益。或许会有少数杰出的人类技术专家能够赚取大量的金钱，但即使是这样的可能性也不太现实，因为人工智能将在三个智能层面碾压人类，并能够比最优秀的人类更好地完成各项工作。
有人可能会辩驳，最终剩下的少数占据主导地位的资本家，或许会是利他主义者，并愿意把自己的财富分配给其他没有赚钱能力的人类，但我们在现实世界中，并没有看到很多证明此类举动可能存在的证据。事实上，在收入最不平等的国家（如印度）中，出现此类善举的概率比世界上最平等的国家（如丹麦）要少得多。
人类的増强和改造
库兹维尔认为，既然相较于超级人工智能而言，人类在经济上不会有竞争力，那么唯一有吸引力的发展道路，就是人类利用人工智能来增强自己，甚至是彻底改变自己。人类利用人工智能实现增强自己，已经存在很长时间了。
首先，是身体的增强。例如，有人可能会使用一条人工腿，来替代被截肢的腿。听力不好的人可以戴助听器，视力不好的人可以戴眼镜。
接下来，是思维增强。人工智能可以通过很多方式来增强人类的思维智能。在很多方面，人工智能已经比人类更聪明了，这些能力可能会被用于人类能做的事情。例如，人类可能会给自己增加一个记忆芯片或计算模块，现在已经有各种各样的方法，能够连接人脑和计算机。最近，科学家已经成功地将人脑与互联网连接起来，可以让人类直接与一个巨大的信息网络连接。
最终，我们还将看到情感的增强。黄明蕙教授曾开玩笑说，她有时候希望拉斯特有一个“同理心芯片”，可以在和她交流的时候运用。而拉斯特则希望黄明蕙教授在开这个玩笑的时候，就能使用这个同理心芯片，然后她就会知道，这样的玩笑听起来不公平且伤人。我们离制作出这样的同理心芯片还相当遥远，但必定会越来越努力地利用人工智能，让人类变得更好。
电影《银翼杀手：2022黑暗浩劫》（2017）剧照。
另一种可能性是，人类有可能完全脱离身体的躯壳。如果整个人类的大脑，都能够被映射和理解（目前，我们只能在体型微小的动物身上运用这种技术），那么理论上一个人的所有知识和记忆，都可以被上传到电脑，甚至转移到机器人的躯体里。这样的技术，被称为“数字季生”气因此，仅在理论上而言，只要计算机能够运行，这样的人类就可以永生。
作为一种已经存在的技术，人类增强几乎必然会随着时间的推移，而变得更加广泛和复杂，从只能够增强机械智能,发展到思维智能和情感智能的增强。
但我们也有理由相信，人类的增强和改造将无法在奇点中存活，且我们的理由非常合乎逻辑。假设我们现在有一个增强型的人类，表现为人类智能+人工智能。毫无疑问，增强的人类将优于未增强的人类，因为其人工智能部分可增加价值。现在，我们再从人工智能的角度来看，人类智能+人工智能可能同样优于单纯的人工智能，只要人类智能部分能贡献一些人工智能不具备的东西。
但问题在于，在奇点概念中，人工智能将在各个方面优于人类智能，换句话说，人工智能可以利用人工智能，生产出一个“更好”的人工智能版本（我们将其称为HI）。那么，人工智能生产的人类智能+人工智能，将比人类增强版的人类智能+人工智能更好。也就是说，人工智能将失去与人类合作的动力。结论是,在人类可以控制人工智能的范围内，人类智能+人工智能(HI+AI)的版本是可行的，但基于优胜劣汰的自然进化理论,更有效的人工智能更有可能存活下来，最后将导致不与人类智能合作成为对人工智能最有效的策略。
末日场景
博斯特罗姆认为，如果出现了人工智能“超级智能”，末日情景是最有可能出现的结果。他指出，在超级智能的人工智能实体中，未必存在仁爱等人类品质。这表明人类作为物种的存在将有处于巨大危险。例如，假设人工智能与人类之间的智力差异，大致类似于人类与蚊子之间的智力差异。如果人类认为彻底消灭蚊子不是什么大事儿，那么人工智能在将人类视为蟆蚁，并彻底灭绝人类的时候，能不能做到三思而后行？
物种进化的下一阶段？
当然，我们也拥有一个合理地应对高级人工智能的出现的积极方式，就是将其视为人类进化的下一个阶段。就像人类从“低等的”、不那么聪明的猿类进化而来那样，一个高级的人工智能，将以人类为基础进化出来。前面讨论的电影《人工智能》就预示了这种可能性。在那部电影中，人类已经灭绝，地球完全由人工智能管理。我们能否接受这种情况可能取决于我们与人工智能的联系，以及我们是否认为新兴的超级人工智能比人类“更好”。但是，要人类接受这样的想法可能存在相当大的阻力，这也意味着，人类接受超级人工智能，可能会变得越来越困难。
电影《人工智能：灭绝危机》（2018）剧照。
当人工智能变得足够聪明的时候，它可以在机械、思维和情感这三个领域，都优于人类的智能。这就是广为人知的奇点场景。我们的观点是，这种情况的发生，可能还需要几十年的时间，但它最终将是不可避免的。市面上已经有不少流行的电影，让我们初步领略了奇点到来之后的可能场景。
和所有大规模的技术变革一样，奇点导致的后果存在无数的可能性，从乌托邦式的（人工智能负责工作，人类负责享受），到灾难性的（人工智能彻底淘汰人类）。但在这两个极端场景的中间，存在一个相辅相成的领域，即人类有可能利用人工智能来增强自己的能力，就像今天我们经常使用机械辅助工具那样。不幸的是，我们得出的结论是，帮助人类可能不符合人工智能自身的利益。相比之下，奇点将使目前的社会由思维经济向情感经济的过渡，变得平淡无奇、无足轻重。
本文选自《情感经济：人工智能、颠覆性变革与人类未来》，较原文有删节修改。已获得出版社授权刊发。
作者丨[美]罗兰·T.拉斯特、黄明蕙
摘编丨安也
编辑丨张进
导语校对丨赵琳