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sketch user flow 情感计算:从实验室走向真实世界,却面临数据难题?

发布时间:2025-10-23

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情感识别这个称谓看似富有诗意,其实其追求的目标非常实际,目的是使机器设备不仅能够察知人的面部神态,更能洞察其中蕴含的情感内在规律。

近二十年间,科研人员通过实验环境让机器学习分辨“开心表情”“不开心表情”,成功率持续提高。但实验中的表情多数是刻意做出的,不悦情绪也多是假装的。实际生活中的情绪却不会如此配合,它们变化快如股市波动,受到环境氛围、人际互动乃至天气状况的制约。因此情感分析领域正在发生转变,逐步从模拟环境迈向真实场景。

现实中的资料获取相当不易,当前多数资料库要么是简短视频,要么是固定画面,记录的都是一时一刻,而非持续演变。这就好比要分析气象,却仅有几帧晴朗和几帧阴雨的影像,根本无从揣度四时更迭。

在单位这种小范围场合中,情感互动更为错综,同僚间的协作、上级的决断、任务的紧迫,都会在面容上有所显露。缺少持续、常态化的情感资料,阻碍了情感分析技术实际部署的一大难点。

工作环境的作用非常明显。心态不仅关系到个人的工作成果,还会左右团队的配合情况,甚至影响一个公司的创造能力和团队向心力。一个经常面露忧色的负责人,或许比业绩不佳更迅速地打击大家的干劲。相对而言,乐观的心态能让集体更有承受力。换言之,工作场合的心情是企业状态的一种不易察觉的反映。

更令人意想不到的是,COVID-19 疫情为科研人员提供了一个极为难得的“现实对照”。封锁措施、居家工作安排、政策变动,这些偶然发生的事件如同接连不断的“心理震动”,使研究者能够审视人们在特殊状况下的心理变化。WELD 数据集就是在这样的环境中问世,它涵盖了疫情前后,系统记载了工作场所情绪的波动情况。

Xiao Sun 是该研究的专家,他担任 IEEE 高级会员职务,并且长期专注于情感计算与人工智能领域的研究工作。他所在的合肥工业大学情绪计算与智能机器实验室,是国内在此专业领域内具有领先地位的研究机构。这表明这项研究并非偶然为之的兼职项目,而是基于深厚学术积累的系统性工作。

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现有数据集的局限

要理解 WELD 的价值,得先看看它的“前辈们”。

实验室里的数据集是情感分析领域的基石,CK+、MMI 这些项目在学界享有盛誉,然而它们的缺陷同样突出,表情多由演员刻意模仿,愤怒需要瞪大眼睛、悲伤必须流泪,显得非常做作,如同戏剧表演。此外,这些数据时长都非常有限,仅有几秒钟的片段,根本无法展现情绪的真实变化过程。

视频素材看似有所进步,例如 AFEW、DFEW,这些包含了时间序列的片段,但要注意,这些片段多数源自影视作品,本质上还是“表演出来的情感”。演员的悲喜,与你面对代码失误而紧锁眉头,属于截然不同的情境。

生理信号数据集则采取了不同方向。、-HCI 等项目融合了脑电、心电图、皮电等多种生理指标,显得十分专业。然而,此类实验的持续时间往往仅限于一个半小时左右,被试者需在实验室内佩戴传感器,情绪难以保持常态。试想一下,在布满电极线的状态下还要扮演“心情愉悦”的模样,这根本不太可能。

职业领域内的探索并非空白。采用问卷调查、体验采样(ESM)这类手段很普遍,然而这些方式基于个人陈述,容易受到记忆误差的干扰。此外,持续不断地填写表格会导致被调查者感到疲倦,从而影响信息的准确性。

当前最迫切的不足是缺乏纵向分析。目前的数据集几乎无法提供连续数月的情绪记录,更不用说跨年度的情绪监测了。具体来说,虽然可以观察到个体在某个特定时段的情绪状态,却无法掌握他们在整年内的情绪波动轨迹。缺少这类数据,就难以探究“情绪的持续影响”以及“情绪的相互感染”这类更为复杂的现象。

02

WELD 数据集的核心贡献

情感计算领域的早期探索者多数局限于学术环境中的小范围试验,而 WELD 则宛如一部详尽的现实职场情绪演变记录,将工作场所的情绪起伏展现得淋漓尽致。它的价值不仅体现在资料丰富,更在于它精确记录了情绪变化的进程以及所处的环境因素,使研究者得以像分析气象现象般深入探究情绪的规律。

首项成就是数量与时间跨度上的创新。WELD一共汇集了七十三万三千六百五十一条面部表情数据,时间范围持续三十个月半,全程记录了三十八位职员的工作状态情绪。这表示科研人员不再局限于观察短暂的“表情截取”,而是得以追踪长达两年半的情绪变化轨迹。这好比将“瞬间定格”转换为“连续记录”,让我们终于能够洞察情绪在持续不断的工作环境中如何波动。

接下来是这项数据在疫情背景下的特殊意义。该数据集涵盖了 COVID-19 的主要阶段,详细记录了上海实施封锁措施、相关政策调整等社会状况下职场人员心态的变化。例如,在封锁期间工作积极性明显降低,而解除封锁的当天却观察到情绪的剧烈提升。这使得 WELD 成为一个理想的研究平台,用以探讨社会动荡如何影响工作场所的情绪反应。

再观察一下这些完备的辅助信息。WELD 并非单纯的“情绪指数”集合,它还包含职业分组、人员流动状况,以及依据主管评价得出的五大性格维度。换言之,学者们能够将情感记录与组织动态关联,研究“技术岗位和销售岗位的情绪起伏有何差异”“高神经质倾向者是否更易情绪起伏不定”这类复杂议题。

更令人鼓舞的是扩展了情绪评估维度。 研究人员依托情感科学体系,推演出 32 种动态指标,涵盖愉悦程度、活跃水平、起伏变化、持续倾向、规律性,乃至“情感扩散力度”。这仿佛为情绪安装了“精密的测量工具”,使我们能够量化分析“谁是团队中的情绪催化剂”“谁的情绪反应如同节拍器般规律”。

技术验证部分同样表现突出。WELD 成功复制了著名心理学现象,包括周末效应(价值增长192%)、昼夜节律(上午偏低、下午转好、晚上又低)。更令人印象深刻的是,它在员工离职判断上实现了AUC=1.0的卓越水平,表明仅通过情绪信息就能提前数月识别可能离职的人员。对于 HR 来说,这简直是“情绪版预警雷达”。

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数据采集与处理方法

WELD 的数据采集手段,堪称“隐形观察”的典范。研究人员未在工作人员面部放置电极,亦未要求他们每日填写数十份表格,而是借助办公场所内原本配备的安全监控设备,在未引起察觉的情况下,实施了为期30.5个月的情绪记录。

图1。关于数据集的说明。(A)展示三十点五个月期间数据采集的密集程度,并着重标明了几个重要的新冠疫情时间节点。(B)分别统计了有工作与已离职两类人员的记录数量,其中蓝色代表在职人员,红色代表离职人员。(C)呈现了七种主要情绪类型的分布情况。(D)列出了涵盖六个职业领域的角色分配比例。

这个团队由一家软件企业的 38 位成员组成,他们从事的工作包括编程、领导、质量保证、市场、业务拓展以及客户服务。工作场所是常见的开放式布局,座位排列整齐,主管拥有单独的办公桌,所有人都在同一个区域合作。这种布局特别有利于研究“情绪的相互影响”,因为一个人的面部反应很容易被邻近同事注意到。

该采集方式设计得相当巧妙。系统在上午九点到下午六点的工作时间内一直运作,每十秒就会捕捉一次检测到的人员面部图像。换言之,假如你全天都待在办公桌前,或许一天内就会有数百条关于情绪状况的资料被留存。与问卷调查每日填写一次的做法相比,这种采集频率堪称“秒秒更新”。

识别表情是技术的关键所在。研究人员运用了以-50为基准的卷积神经网络,同时引入了注意力机制,以此提升对细微表情的感知能力。此外,他们还专门针对亚洲人脸对模型进行了优化,从而消除了普遍存在的“跨文化辨识误差”。该系统会给出七种情绪的可能性数值,包括中性、喜悦、沮丧、震惊、恐慌、反感以及狂怒。

设备并非毫无瑕疵。专家对一千张画面施行了手动标记,统计表明系统与人类判断的吻合程度高达88.2%(Cohen’s k=0.84),证明其功能相当可信。偏差主要出现在某些相似类别,比如中性跟悲伤容易搞混,恐惧跟惊讶也经常认错。这些情况其实也说明人类面部神态本身存在不确定性。

04

元数据与扩展指标

WELD 的另一个显著特色在于它不仅拥有生动的“形象”,还具备详尽的“来龙去脉”。

研究员依据职位与职级,把三十八名职员划分成六个主要岗位,再细化为二十一个特定岗位,涵盖了从程序设计到项目主管,从市场推广到客户服务的各类角色。在职位等级上也有明确划分,包括高层管理人员、中层管理人员、小组领导、专业人员和基层员工。这种划分方式有助于研究者对比不同职位的情绪表现,例如分析技术岗位人员是否比业务岗位人员表情更为淡漠。

sketch user flow_情感计算 职场情绪数据集 WELD

工作情况也一并进行了登记。在38位参与者里,有16位在项目收尾时仍然在工作岗位上,有20位已经离开了原来的单位,还有2位完成了他们的实习期。这些资料为“情绪与离职预测”研究提供了必要的分类依据。

图2:展示情绪相关数据。(A)波动程度与可预见性关联性分析,二者呈现反向趋势(相关系数值为-0.58)。(B)情绪持续性的统计结果,中位数值为0.42。(C)基准情绪状态和起伏变化的关联性分析,基准状态偏负的个体,情绪波动幅度更大。(D)当前工作状态人员与已离职人员情绪对比,发现离职人员焦虑和不满情绪表现更突出。

个人品质需由主管经过长时间观察判定,然后对应到五个大维度(神经质、外向性、开放性、宜人性、责任感)。这种判断方式存在一定主观成分,不过,如果再参考情感信息,就能辅助学者们研究“个性与情感表现”之间的关联性。

更令人激动的还有情绪变化的衡量方法。研究人员不再局限于瞬间神态,而是将情感视为动态过程进行考察。

情绪的愉悦感与活跃性,借助数学方法将各类情感的发生率对应到平面坐标上,前者反映心情的舒畅程度,后者体现神经系统的兴奋程度。

波动性,衡量情绪曲线的起伏幅度,波动大的人可能更情绪化。

惯性,体现情绪的持续时间,数值偏高表明一个人的情绪倾向于长时间停留。

可预测性,通过自回归模型计算,情绪越稳定,未来越容易预测。

情感传播结构,借助推因溯果,考察何人情感会触动何人。譬如,某位主管的怒气或许能在数小时内“蔓延”至全组。

这些参数使 WELD 超越了“表情资料库”的范畴,它成为了一个能够展现情感变化法则的“社会观察平台”。

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技术验证与实验结果

一个数据集是否可靠,主要取决于它能否经受住检验。WELD 在这个方面的表现,可以说既体现了严谨性,又带来了新鲜感。

图3:心理状态分析及实验效果核实。(A)职场压力程度数据呈现显著向低值倾斜的分布特征。(B)时间规律揭示,工作启动时段(上午9至10时)价值感最为微弱,午餐时段(下午12至13时)则出现明显上升。(C)非工作日影响表明,周末期间该指标增幅高达192%(p值具有统计学意义)。

它首先精确模拟了传统心理学的典型表现,例如,周末效应,工作人员在休息日的愉悦程度比工作日强了一百九十二个百分点,这几乎就是“有根据的周末幸福感法则”。又如,日夜规律,清晨感觉低落,正午略有改善,午后再次低沉,黄昏时又稍显振作,这和人们常说的“清晨不愿工作、午后容易困倦、临近下班期待自由”的体验非常一致。更令人关注的是,疫情的影响也得到了明确反映,在上海实施封锁措施期间,员工的工作表现普遍出现下滑,而在解除封锁的当天,却出现了明显的情绪反弹现象,这些发现不仅证明了信息的真实性,也让人直接体会到社会状况对工作场所情绪产生的深刻印记。

其次sketch user flow,WELD 在员工离职预判上取得了极为出色的成果。研究人员借助情绪变化规律,能够提前三个月识别出有离职倾向的员工,其预测准确度高达AUC=1.0。这表明该系统极少出现失误,堪称“情绪型风险监测系统”。对于公司管理者而言,这种能力无疑是极具价值的。

再探讨性格的稳定性,研究者对比了工作者的情感特征,以及主管评定的五大性格类型,相似程度为k=0.72。这表明,个体的情感起伏确实能揭示其性格特点,例如神经质较强者更易情绪起伏,外向者则更频繁展现愉悦心境。

最后是基线模型的表现。研究员用多种模型进行了实验,

在情绪识别领域,LSTM 模型的正确率高达 91.2%,其性能明显超越随机森林方法,同时也要好于支持向量机技术。

在效价预估方面,LSTM 的 R²数值为0.84,表明该模型能够充分捕捉情绪的连续波动特征。

对于员工离职的判断,该模型展现了极高的准确度,这再次证明了情感信息在预测方面的有效性。

这些成果充分彰显了 WELD 的学术意义,同时也为后来的探索奠定了稳固的基础。

06

应用前景

WELD 的价值绝不局限于“一个庞大的数据资源”,它更像是一个“情感分析的探索平台”,为诸多行业开辟了新的机遇。

WELD 在学术研究里能当作情绪识别的参照数据集,用来协助研究者考核模型在现实环境中的稳定程度,此外,它也为情绪演变建模带来了史无前例的资料,使得专家们得以研究情绪的持续影响、起伏变化以及扩散现象等根本原理。

WELD 在组织管理方面的作用尤为突出,能够直中要害。公司借助此类数据,可以感知员工的愉悦程度,敏锐察觉团队心态的低迷状态,甚至能够预先警示人员流失的征兆。与常规的满意度问卷相比,这种基于情绪变化的剖析方式更为客观,反馈也更为即时。

在人与机器沟通的范畴内,WELD 为打造理解用户意图的系统贡献了实际应用的数据。往后,智能化的界面将不再是单调的设备,而是可以依据使用者心情动态变化,例如在用户心绪不宁时减少内容呈现量,在用户心境舒畅时提供更多互动元素。

更宽广的发展空间在于多领域联合研究。心理学者可以借助它探究心态与人品的相互影响,社会观察家能够剖析心态在集体内的流转方式,人工智能专家则可以借助此促进情感识别程序的进步。换言之,WELD不仅是计算机技术领域的产物,还是心思学、社会学和人工智能科学的融合之处。(END)

参考资料:

该文档可在特定网址获取,网址为arxiv提供的链接,具体为org的域名下,路径包含pdf格式文件,文件编号为2510.15221sketch user flow,这是一个学术资源分享平台的文献,可供研究者下载阅读,内容涉及科学研究领域。

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