【尖端科技】感受情緒的偵測器

■情緒聽起來是個虛無飄渺的東西,想要用偵測器量化可不是件簡單的事….

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撰文|方程毅

人類的科技發展至今已經能偵測各式各樣的物理性質,但是偵測「情緒」卻是一大難題,因為情緒非常難以量化,且情緒造成的生理變化因人而異。如果能有準確的方法偵測情緒,最直接受益的產業之一就是機器人,雖然冷冰冰的機器人能做的事情很多,但若能感受人類的情緒,機器人就可以根據人類的情緒做出不同反應,讓機器人可以更像「人」而非「機器」。

目前有許多技術試圖讓機器「閱讀」人類的情緒,例如偵測人類的肢體動作或是面部肌肉變化,但這種技術都需要機器對一個人進行掃描,所以移動性跟攜帶性較差,如果能有輕薄短小的偵測器,直接貼在人身上,就能隨時隨地進行偵測(雖然聽起來有點可怕),我們就不用一直擺個機器在面前掃描動作變化了。

南韓成均館大學(Sungkyunkwan University) Nae-Eung Lee教授的實驗室發明一種透明且輕薄的偵測器,能直接貼在人的臉上,透過人類因為喜怒哀樂造成面部肌肉的細微變化來判讀情緒。他們偵測器結構相當簡單,只是將奈米碳管夾在兩片高分子膜(PU-PEDOT:PSS)的中間,因為高分子是透明的,裡面奈米碳管的數量也不多,因此不僅輕薄,而且整個元件也是透明的,可以直接貼在人的臉上。由於這種偵測器被拉伸或壓縮時電阻會產生變化,因此貼在臉上時就能量化臉部肌肉的伸縮。

根據他們的實驗發現偵測最有效的幾個部位分別是:額頭、眼睛下方、嘴角跟頸部。Nae-Eung Lee教授也示範利用這個感測器偵測人類笑跟哭,例如貼在額頭的偵測器,在受試者大笑的時候電阻變化率大約0.5%,而哭的時候大概是200%(你可以想像哭的時候額頭應該會揪起來,因此肌肉的形變量遠大於笑的時候);貼在嘴角旁的偵測器就呈現相反的趨勢,笑的時候電阻變化率可以達到40%,但哭的時候(不是嚎啕大哭,而是有點類似啜泣)只有0.6%左右,這也非常直觀,畢竟笑的時候嘴巴都張的比較大。

這個高分子夾奈米碳管的元件除了輕薄透明之外,最大的好處是靈敏度非常高,電阻的變化會因為面部肌肉些微的伸縮就能被偵測到。但偵測笑跟哭沒什麼了不起,他們甚至能偵測眼珠是往左還是往右移動,他們將這項研究發表在ACS Nano期刊上,也同時獲得Phys.org網站報導。

通常這種偵測器除了本身的偵測能力之外,耐用度也是一項關鍵指標,Lee教授的研究顯示,在經過1000次縮放之後元件還保有原本的特性,但其實以這樣的偵測器來說1000次並不算特別耐用,因為一般人一天皺眉頭就不知道要幾次了,如果這真的要讓機器人閱讀你的情緒,光換偵測器就夠生氣了,也沒機會偵測其他情緒了。

原址論文與圖片出處:Roh, Eun, Byeong-Ung Hwang, Doil Kim, Bo-Yeong Kim, and Nae-Eung Lee. "Stretchable, Transparent, Ultra-Sensitive and Patchable Strain Sensor for Human-Machine Interfaces Comprising a Nanohybrid of Carbon Nanotubes and Conductive Elastomers." ACS nano (2015).
參考資料:Making robots more human

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作者:方程毅 科教中心特約寫手,從事科普文章寫作。

 

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