当学习遇上情感机器人

韩新华+韦云

【摘 要】赋予机器人以人类的情感是当下研究的热点之一，本文对其在教育领域应用现状进行了阐述。首先，阐述了当前教育辅助设备的应用情况，分析总结各自优缺点。其次，对什么是情感机器人进行概括性描述，总结其涉及的相关理论与技术，继而，针对情感机器人的应用领域进行总结分析。最后，总结情感机器人的优缺点并探讨其未来的发展趋势。

【关键词】情感机器人；人工情感；Pepper

中图分类号：TP273 文献标志码：A 文章编号：1007-0125（2016）09-0200-02

一、学习辅助设备现状

（一）硬件支持

随着时代的发展，教学设备从简单的黑板、粉笔发展到现在的电脑、投影仪、同屏投影等。与此同时，低年级学习者的学习设备也是日新月异，从当初最基本的新华字典等发展到目前各种各样的点读机，常见的有步步高T500+、诺亚舟NP17、快易典V770、好易通Q500、小霸王T600等。

通过简单的市场调查，正是因为平时工作时间比较长，几乎没有时间亲自教育孩子，或者很多家长由于自身的局限性，对孩子的教育帮不上太多，所以很多家长希望借助于外部设备来帮忙，从最简单的复读机到现在的点读机。由此可见，当下点读机等设备对孩子的教育相当重要，那么在选取点读机的时候主要注意以下几个方面：

1.功能：发音清晰、标准，画面生动，可以激发学生的学习积极性；

2.质量：经久耐用，系统稳定；

3.内容：课本知识与课外拓展相结合；

4.操作：易于操作，越简单越好。

（二）软件支持

随着智能手机等移动设备的普及与性能提升，伴随着的软件成几何式增长，在教育领域出现了各种翻译、背单词等软件，甚至做数学题的软件已经出现。目前主流的软件大部分为高等教育学习者服务，学习者使用的起点时间大部分为大学伊始，大学期间自主学习的需要与移动设备的便携性，促进了此类软件的发展。当下主流的学习软件有：有道词典、金山词霸、灵格斯词霸、微软必应、数学公式、有道云笔记等。在国内越来越注重学前教育的环境下，各种学前教育的软件也急速发展。

目前，可穿戴设备的出现，将为教育软件带来更广阔的发展前景。

（三）总结

点读机等硬件设备以及基于智能手机等移动设备的软件，极大的缩短了教育不公平，承担不起请家教的家庭也可以在设备或软件的帮助下进行一些教育。当然，此类设备与软件也存在极大的局限性。无论是点读机等还是智能软件都是简单的呈现式教育指导，无法与学习者进行情感沟通，几乎不能针对学习者的学习状态进行变化指导。综上，随着时代的进步，教育辅助将会出现一种更有效的形式。

二、机器人与人工情感

（一）机器人

机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置，它既可以接受人类的指挥，又可以按照原来预先编好的程序运行，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动，它的任务是协作或取代人类进行某些工作，如工厂、建筑以及危险的工作等。

与人类的历史相比，机器人的历史并不算长，1920年捷克斯洛伐克作家卡雷尔·恰佩克在他的科幻小说中，构造出“机器人”这个词。直到1959年美国英格伯格和德沃尔制造出世界第一台工业机器人。随后，成立了世界上第一家机器人制造工厂——Unimation公司，由于英格伯格对工业机器人的研发和宣传，他被称为“工业机器人之父”。机器人的发展历史才真正开始。

发展至今，机器人的种类可以分为：家务型、操作型、程控型、搜救类、智能等。随着时代的进步与发展，更多的机器人将会产生。

（二）人工情感

对情感（emotion）的研究并不是最近才开始的，在1967年Simon就开始了人类情感相关的研究，Sloman则从上世纪八十年代进行拟人建模领域的研究[1]。人工情感是以人类自然情感理论为理论基础，结合机器人等相关学科，对人类的情感过程进行建模，以期望赋予机器人人类思考的方式，机器人人工情感领域研究虽然起步较晚，但研究者们的重视程度越来越高。就目前而言，人工情感主要分为四大模块：人工情感建模、人工情感识别、人工情感比到达、人工情感机理[2]。

人工情感是人工智能领域中备受关注的一个研究方向。随着时代的进步与发展，人类对机器人的要求原来越高，希望机器人可以更好的了解人类的思想并帮助人类。人工情感的研究目的就是探索情感在生物体中所扮演的一些角色、发展技术和方法来增强机器人的自治性、适应能力和社会交互能力[3]。即用人工的方法和技术，模仿、拓展和延伸人的情感，使机器人具有识别、理解和表达情感的能力。

（三）情感机器人

人类社会正在经历第三次浪潮——信息革命。当今世界发展迅速，科学技术各学科和社会各行各业越来越明细化，产生了大量各种各样的技术，形成当下“信息爆炸”的局面。在大数据情况下，社会数据处理显得尤为重要，因此计算机技术的发展水平可以看做是信息浪潮的中心，那么人工智能（含人工情感）的发展水平就是计算机技术发展的核心，情感机器人的发展就是信息浪潮下的必然产物。

情感机器人的发展获得了世界各国的重视，在国际上，以下几个国家在情感机器人的研究道路上走在了世界前列，日本——举国研究“感性工学”，1996年成立国家重点基金，各大学和研究机构积极参与，直到2015年6月，日本软银集团向普通顾客正式发售Pepper，情感机器人才开始进入公众视野。美国MIT开展了对“情感计算”的研究，2008年4月展出了情感机器人“Nexi”。欧洲国家也在马不停蹄地加快对情感信息处理的研究。在中国，我国机器人的研究始于上世纪80年代，863计划就将机器人发展作为一个主要课题，上世纪90年代大部分研究工作是人工情感单元理论与技术的实现。哈尔滨工业大学、清华大学、中科院等都开展了对情感机器人相关的研究。2005年10月在北京召开了第一届情感计算和智能交互国际学术会议，世界一流情感计算、人工情绪、人工心理等专家参与会议，这说明我国在人工情感等方面的研究是迅速的并且正紧随国际潮流，达到国际一流水平。在中国庞大的生产力下，情感机器人将会很快进入民用阶段，在各方面将会为中国发展提供巨大推力。

三、情感机器人在学习领域的应用探索

（一）学习领域初探

通过上文对当下低年级主流学习设备点读机的分析，我们可以发现，点读机的资源需要手动更新，点读机被用来玩游戏以及单调的学习模式都是其目前的不足。点读机的购买者主要为那些父母没有时间陪同学习或者留守儿童家庭，点读机的功能是充当一起学习的伙伴，但目前市面上的点读机几乎不能实现此功能，学习设备需要一个新的形态。在人工情感研究日益成熟的今天，世界各大公司在加速研发与生产情感机器人，目前有软银集团的Pepper等已经进入普通家庭，并扮演着越来越重要的角色。

当情感机器人在日常生活中辅助学习时，将大大弥补点读机等设备带来的不足，情感机器人在辅助学习时将扮演学习伙伴而不是简单的播音指导，作为学习者的学习小伙伴存在，可以理解学习者的学习习惯、掌握学习者的学习态度，根据学习者的状态调整学习模式，情感机器人同时扮演保姆角色，无时无刻保护学习者。情感机器人在教育领域将扮演越来越重要的角色。

（二）学习者特征分析

近年来，每个学校及教育机构都在倡导个性化教育，又称个性教育，也就是培养和发展学生良好个性的教育，强调人的个性以及个体的综合素质的发展[4]，但在庞大的人口基数下，目前很难达到预期的目标，所以越来越多的人将个性化教育放在校外学习，比如参加校区小组、兴趣班等等，然而高额的费用又将是个性化教育的一大阻碍，情感机器人的出现将以低成本高效率的姿态推进个性化教育。

在对学习者进行教育之前，要对他们进行必要的特征分析。学习准备：在学习者从事新的学习时，需要对学习者原有的知识水平、原有的心理发展水平进行考虑，情感机器人将在学习初期通过与学习者的沟通观察修改出合适的学习模式。学习风格：每个学习者都有自己一贯的带有个性特征的学习方式和学习倾向，在这方面点读机等当下教学辅助设备不能产生任何作用，情感机器人将会在前一段时间内摸索出学习者的学习方式并考虑在学习指导中。学习者的认知发展特征、学习起点水平、学习动机、兴趣等都在教育辅助情感机器人的设计考虑之内。尤其是那些留守儿童，情感机器人在某些时间将给予留守学习者以关心与开导，防止他们性格走向歧路，所以教育辅助情感机器人将是当下学习辅助的一大趋势，并扮演着越来越重要的角色。

（三）协作式学习

在教育用情感机器人的帮助下，学习者的学习将不是简单的个人学习，而是协作式的学习模式。在这个模式下，教育者可以及时了解学习中的问题，做出反馈评价，及时的提出修改性的意见对各阶段进行必要的调整[5]。协作式学习：通过小组或者团队的形式组织学生进行学习的一种策略，小组成员之间在学习过程中的探索、发掘的信息及掌握的资料等都可以与其他成员共享。在日常的辅助学习当中，个人的情感机器人将会与其他学习者的情感机器人互联，当学习遇到难点时，将会适当的创造协作式学习环境，让学习者通过协作式学习来解决问题，并且由于情感机器人的存在，合作期间资料等信息的共享都是实时的。

四、结论

在人工智能与人工情感迅速发展的今天，当下市面上的学习辅助设备存在若干不足，情感机器人的发展是必然趋势。通过各方面的对比我们可以发现，在教育领域，情感机器人突破了单一枯燥的学习模式，并且更加简单的操作，更人性化的交流界面，让每一位学习者轻松驾驭。诚然教育类情感机器人还处于研发和少量应用阶段，与智能、意识等心理学科一样，情感并没有明确的定义，不像人类有特定的符号来进行表达[6]，但是我们必须了解到情感机器人的重要性。在不久的将来随着技术的突破、成本的降低，情感机器人将进入家用阶段，在教育领域乃至其他领域发挥其独特的魅力。

参考文献：

[1]Aaron Sloman.Beyond shallow models of emotion [J].Congnitive Processing，2001.

[2]毛俊鑫.基于人工情感的机器人行为决策研究[D].哈尔滨工业大学，2011.

[3]王国江，王志良，杨国亮，王玉洁，陈锋军.人工情感研究综述[J].计算机应用研究，2005.

[4]崔瑞锋，钞秋玲.个性化教育：内涵及辨析[J].现代教育科学，2006.

[5]张晓莉，郑颖立，冯秀琪.基于网络的协作式学习系统的设计模式[J].中国电话教育，2003.

[6]宋亦旭，贾培发.人工情感及其应用[J].控制理论与应用，2004.