A fost dezvoltat un sistem portabil puternic de recunoaștere a emoțiilor prin reacțiile corpului

În perspectivă, acest sistem portabil va putea fi utilizat pentru monitorizarea la domiciliu a sănătății mintale, sporirea siguranței la volan și crearea unor tehnologii care să răspundă mai sensibil la starea emoțională a persoanei.

„Spre deosebire de multe metode existente, abordarea noastră nu se bazează pe mimică, care poate fi controlată conștient sau exagerată. În schimb, ne concentrăm pe reacțiile naturale ale organismului, care apar involuntar. Combinând diferite tipuri de măsurători optice cu o interpretare fiziologică aprofundată, sistemul nostru poate recunoaște emoțiile cu o precizie mai mare decât dispozitivele care folosesc un singur tip de date”, explică conducătorul echipei de cercetare Min Rui de la Universitatea Pedagogică din Beijing.

Dezvoltarea a fost testată pe voluntari. Rezultatele experimentelor au fost publicate în revista Biomedical Optics Express și sunt impresionante: la identificarea fricii, bucuriei și stării de relaxare, sistemul multimodal de recunoaștere a emoțiilor a demonstrat o precizie de aproximativ 93%.

Sistemul detectează mișcări abia sesizabile ale cutiei toracice, legate de bătăile inimii și respirație, cu ajutorul unui senzor cardiorespirator purtabil bazat pe fibră optică polimerică. Aceste date sunt combinate cu informații despre modificările subtile ale temperaturii feței, înregistrate de o cameră termoviziune.

„Detectarea timpurie a tensiunii emoționale poate fi deosebit de valoroasă – ajută la luarea măsurilor înainte ca problemele să se agraveze. De exemplu, automobilele vor putea determina când șoferul este stresat sau anxios și vor ajusta funcționarea sistemelor de avertizare sau a asistenților pentru a spori siguranța”, spune doctoranda Bao Inshuo, primul autor al articolului.

Analiză dublă

Cercetătorii sunt convinși că integrarea semnalelor fiziologice de la fibră optică și a datelor termice ale feței poate oferi o descriere mai completă a reacțiilor emoționale.

„Deși emoțiile sunt strâns legate de modificările din multe sisteme fiziologice – în special în circulația sanguină a feței și activitatea cardiorespiratorie – majoritatea metodelor existente de detectare a emoțiilor se bazează încă pe un singur tip de semnal, ceea ce le limitează fiabilitatea și precizia. Principala dificultate în dezvoltarea unui sistem multimodal a fost obținerea fiabilă a datelor de ambele tipuri și combinarea lor astfel încât să se potențeze reciproc”, subliniază Min.

Sistemul utilizează senzorul cardiorespirator pe fibră optică polimerică dezvoltat anterior de autori. Acesta este integrat într-o centură moale pentru piept, asigurând o monitorizare confortabilă și fiabilă fără utilizarea contactelor electrice.

Principiul de funcționare al senzorului este ingenios: mișcările abia vizibile ale cutiei toracice modifică traiectoria luminii în interiorul fibrei. Aceste schimbări optice sunt înregistrate de camera unui smartphone sub forma unei succesiuni de cadre, din care se extrag modele detaliate ale respirației și bătăilor inimii.

În același timp, camera termoviziune a sistemului filmează fața. Fluctuațiile de temperatură în anumite zone ale feței indică reacții emoționale involuntare.

Aplicând algoritmi de învățare automată supravegheată pentru extragerea, alinierea și integrarea caracteristicilor din semnalele cardiorespiratorii cu fibră optică și datele termoviziune, oamenii de știință au reușit să identifice modificările fiziologice legate de emoții cu o precizie mai mare decât în cazul analizei unui singur tip de semnal.

Pentru testarea noului sistem, voluntarilor li s-au arătat videoclipuri scurte menite să provoace frică, bucurie sau relaxare, în timp ce se înregistrau simultan mișcările cutiei toracice și temperatura feței.

Fiecare tip de senzor a fost testat separat și în combinație. S-a constatat că, prin combinarea datelor, fiabilitatea generală a recunoașterii fiecărei emoții (ținând cont atât de omisiuni, cât și de alarme false) a fost foarte ridicată – scorul F1 a fost de 0,93. Majoritatea erorilor au fost cauzate de confuzii episodice între frică și bucurie.

În etapele următoare, cercetătorii intenționează să extindă capacitățile sistemului, adăugând noi tipuri de senzori pentru o monitorizare fiziologică și mai cuprinzătoare. De asemenea, plănuiesc să testeze dispozitivul în condiții mai variate – de exemplu, în timpul diferitelor mișcări ale corpului sau în diverse condiții de mediu.

Acum ne puteți urmări și pe Telegram, Facebook și Instagram pentru a fi la curent cu ultimele știri.