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Emotionen 4 Alle
Yehya Mohamad
[email protected]
Agenda
 Emotionale Computersysteme / Stand der
Forschung
 Architektur von affektiven
Computersystemen
 Prototypen
Folie 2
Motivation
Folie 3
Affektive Computersysteme (AC)
 Computersysteme, die
Emotionale Zustände von Nutzern erkennen
können
selbst Emotionen-Simulation / -Mediation
durchführen können
Ergebnis: „Emotional intelligente“
Nutzerschnittstelle
Folie 4
AC‘s zur Unterstützung von
behinderten Menschen
•Einige Nutzergruppen können mehr von
Computersystemen profitieren,
wenn ihre Emotionen und die ihrer
Gesprächspartner berücksichtigt
werden
•Z.B. Menschen mit
•Lernbehinderung
•Autismus
•Zerebralparese
•Sehbehinderung
•…
Folie 5
Stand der Forschung
Smart Phone-Apps
•Integration in
Anwendungsdomänen
•verschiedene Projekte
zur Erkennung von
emotionalen Zuständen
der Nutzer
•physikalische
Darstellung und
Modellierung von
Interface Agenten
Don Norman:
Emotionales Design
Rosalind Picard (MIT & IBM Almaden)
Affective Computing
Pattie Maes: Interface Agents (MIT)
•Bedeutung der
Emotionen in der
zwischenmenschlichen
Kommunikation
Aaron Sloman: Agenten &
Emotionen
Damasio: Gehirnforschung & Neurologie
Herbert Simon:
Emotion &
Motivation
>≈ 1960
>≈ 1975 >≈ 1980 >≈ 1990 >≈ 1994 >≈ 2000 >≈Slide
2003
>≈ 2010
6
Quellen von emotionalen Zuständen
 Physiopsychologische Signale
Hautleitfähigkeit und Temperatur, Herz- und
Atemfrequenz, Muskelspannung usw,
 Hirnsignale
 Gesichtsausdrücke (Mimik)
 Stimme
 Textanalyse
 Körpersprache (Gestik)
Folie 7
Sensoren zur Messung von
Körpersignalen
Mimik, Gestik
optische Sensoren
Atmunghöhe und -frequenz
RSP
Hautleitfähigkeit
SC/GSR
Blutdruck und Puls
BVP
akustische
Sensoren
Gehirnströme
EEG
Thermometer
Muskelspannung
EMG
Herzrate
HRV
Folie 8
Emotionen: Definition
begeistert
wütend
aufgeregt
erfreut
gelangweilt
traurig
deprimiert
beruhigt
entspannt
Folie 9
Emotionen <–> Lernen
•HE+: positive hohe Zustände
•HE-: negative hohe Zustände
•NE+: positive niedrige Zustände
•NE-: negative niedrige Zustände
•Neutral: Übergangsbereich
nach Spitzer, Lernen, S. 157, ISBN 3827413966
Folie 10
Emotionen: Simulation / Mediation
 Soziale Agenten
Interface Agenten (SIAs)
Roboter
•aktives menschenähnliches
Verhalten
•Autonomie (Pro-Aktivität)
•konsistentes Verhalten
•Anpassung an den Nutzer
Slide
Folie11
11
Herausforderungen
 Erkennen und Interpretieren von emotionalen
Zuständen der Nutzer
 Regeln
 Adäquate Algorithmen
 Integration in Anwendungsdomänen
 Kombination von verschiedenen Parametern
 Simulation adäquater Gefühlsäußerungen
 Emotionsmodell
 Persönlichkeitstypen
 Beziehung zum emotionalen Zustand des Nutzers
 Evaluation von Computersystemen mit emotional
intelligenten Interface Agenten
 Welche Methode
 Welche Nutzergruppen
Folie 12
Architekturrahmen: Überblick
Optische Sensoren
Audio Sensoren
Bio Sensoren
Somatische Sensoren
M essen der
Signale
- Filtern
- Verdichten
- Übergeben
Sensorart w ählen
Signale messen
M erkmalsextraktion
- Bilden von Vektorräumen
- Schw ellenw erte
definieren
Erkennung
- Fuzzy Logik
- Hidden-M arkovM odelle
- Bayessische Netzwerke
- Neuronale Netze
Merkmale
extrahieren
Erregungszustand
erkennen
Emotionen
simulieren
Emotionale
Kommunikation
zwischen
Mensch und
Computer
M edium
- Soziale Interface
Agenten
Interaktion
Interaktion
aufbauen
Erregungszustand
integrieren
- Direkte
Interaktion
- Selbstreport
- Benutzerprofil
- Geräteprofil
Anw endungsdomäne
- Therapeutische Systeme
- Trainingsysteme
- Spiele
Slide
Folie13
13
- Usability
Probleme von affektiven
Computersystemen
 Ethische Bedenken
 Andere können immer meine emotionalen Zustände sehen!
 Datenschutz
 Machtvolles Instrument, lädt zu Missbrauch
 Komplexe Technologie
 Effektivität noch nicht zufriedenstellend
 Fehlinterpretationen sind möglich
Folie 14
Prototypen
 TAPA: Lernumgebung
 ABC: Emotionsmanagementsystem
Folie 15
TAPA: Anwendungsdomäne
 Das System
 erklärt bestimmte Strategien
 überwacht deren Anwendung
Systemvorgabe:
Richtige
Anwendung
der Strategie:
Elektronische Geräte
Gebäude
Getränke
Strategie: Objekte sollen in Kategorien aufgeteilt werden, um sie besser zu lernen.
Folie 16
Emotionaler Zustand: Kennzahlen
 Variation in der Signalhöhe (VS)
 Durchschnitt von 1 Minute (D1M)
 Durchschnitt von 3 Minuten (D3M)
 Durchschnitt von 5 Minuten (D5M)
 Durchschnitt der gesamten
Trainingssitzung (BASELINE)
Folie 17
Emotionaler Zustand: Zustandsraum
Wahrscheinlicher
Erregungszustand
ist:
D1M
D3M
NE
D5M
HE+
neutral (NE)
hohe Erregung+ (HE+)
hohe Erregung- (HE-)
niedrige Erregung+ (WE+)
niedrige Erregung- (WE-)
HE-
BS
WE+
SV
WE-
Versteckte Stati
Sichtbare Variablen
Folie 18
Informationsquelle:
Selbstreport
Angabe des Nutzers über seinen
emotionalen Zustandes
(1.. n Levels)
Folie 19
Evaluationsrunden
 15 Kinder (10 – 12 Jahre)
mit einem TAPA-Prototypen
an der Kinderklinik der Uni Bonn
 71 Kinder (9 – 14 Jahre)
mit TAPA
an der Gutenbergschule in Sankt Augustin
 8 motorisch behinderte Menschen (15 – 45
Jahre)
mit einem Gedächtnistrainer
Folie 20
ABC Projekt: http://www.abc-project.eu/
Folie 21
ABC Prototype
Folie 22
Evaluation des ABC Systems (12 Nutzer)
Statistische Evaluation basierend auf
unterschiedliche Indikatoren
Folie 23
Ergebnisse
 Realisierung von zwei Instanzen der
vorgeschlagenen Architektur
 Demonstration der Zuverlässigkeit von
Computersystemen mit emotional
intelligenter Nutzerschnittstelle
Messung der Hautleitfähigkeit mit non-invasiven
Biofeedbacksensoren
Entwicklung von Auswertungsalgorithmen zur
adäquaten Interpretation des emotionalen Zustandes
Simulation von Emotionen
Emotionsmanagementsystem
Folie 24
Danke für ihre
Aufmerksamkeit
Folie 25