人類情感與機器情感：人工智能領域的情感研究*

“人工智能”無疑是近年來當代藝術領域的熱點詞匯。人工智能的意識、直覺、情感問題尤其引起了藝術家們的注意，許多藝術家的作品都針對這一話題進行了探討。人工智能是否擁有人類的情感特征？人工智能的情感是否等同于人類一貫定義的情感？本文試圖走出人類中心主義的觀察視角，審視人類情感與機器情感之間的界限與關系，并為人工智能的藝術實踐分析注入全新的視野。本文首先探討了生物意義上的情感是什么，并從正反兩方面分析機器究竟是否可以擁有情感，并提出“機器情感”的定義。本文還回顧了情感在人工智能機器領域的一些相關理論和實踐。得出的結論為，雖然人工智能無法擁有人類情感，但是可以擁有脫離了人類情感狹義范疇以外的“機器情感”，在人工智能機器內部建構情感機制或將成為這一領域新的研究方向。

情感；人工智能；機器情感

皮卡德（Picard）曾講述這樣一個故事：孩子們會認為情緒的產生來自恐龍玩具巴尼，而巴尼有意識的表達行為也會鼓勵他們相信“巴尼具有情感”1.Picard, Rosalind W., 'What Does it Mean for a Computer to Have Emotions？', Robert Trappl, Paolo Petta and Sabine Payr, Emotions in Humans and Artifacts, Cambridge: The MIT Press, 2003, pp.213-235.。據我們所知，孩子們一直把情感寄托在娃娃和填充動物玩具上，而在我們的認知中則同意這樣經驗：玩具從來沒有、也無法擁有情感。那么，將恐龍玩具與人工智能進行類比，我們不禁想要發問：為什么人類會思考“人工智能是否可以擁有情感”這個問題？

埃金（Arkin）認為，機器人學家大多以實用主義的功能性出發，忽略了情感特征2.Arkin, Ronald C., Moving up the Food Chain: Motivation and Emotion in Behavior-based Robots, Georgia Institute of Technology, 2005.。隨著人類對于人工智能溝通能力的進一步要求，研究者們逐漸將人類情感的一些特征賦予機器。那么，此時的機器所具備的情感特征是否和恐龍玩具巴尼一樣，只不過是人類將自身情感投射于彼身所產生的共情作用呢？然而，機器和人類所產生的情感互動畢竟遠遠超出了玩具所能及的范圍，它的這種情感能力讓人不禁想到“機器情感”這個詞語。此時，似乎有必要重新審視人類情感的定義。是否僅從人類中心主義出發的情感定義已經不足以囊括機器情感？我們是否可以跳出人類情感或者生物情感的桎梏，來重新定義機器情感？以上是本文想要探討的問題。

首先，本文從情感的來源、定義和分類幾方面討論了一般生物意義上的情感。第二，本文探討了人類賦予機器情感的動機和目的是什么，然后從正反兩方面分析了機器究竟是否可以擁有情感，并提出“機器情感”的定義。第三，本文介紹了情感在人工智能機器領域的一些相關理論，包括身體理論、評價理論、皮卡德的情感四要素等。第四，本文通過回顧近幾年來的相關文獻，發現越來越多的研究者嘗試對于在人工智能機器內部構建“機器情感”進行探索。最后一部分是本文的結論。

一、什么是情感

① 薛雷，《情感》，語音影像交互裝置，2019年

從神經生物學角度，情感的來源在于杏仁核（amygdala）與大腦皮層（cerebral cortex）之間的緊密作用3.Arbib, Michael A., and Jean-Marc Fellous.,'Emotions: from Brain to Robot', Trends in Cognitive Science, No.12(2004): 554-561.。我們知道，生物的情感表達與面部表情的傳遞有直接聯系，屬于生物內部的情感范疇。在腦部運動中，觀察面部表情能夠激活杏仁核，倘若杏仁核受到損傷或缺陷，則會導致情緒表達混亂，使觀察與認知表情發生困難4.Rolls, Edmund.T, and S.M.Stringer., 'Neurophysiology of the Primate Hippocampus Leading to a Model of its Functions in Episodic and Spatial Memory', IEEE International Joint Conference on Neural Networks, Proceedings IEEE Xplore, 2004, p.636.。杏仁核與大腦的前額皮層也參與構建了社會性的情感，是社會交往當中的關鍵組成部分5.Davidson, Richard J., 'Darwin and the Neural Bases of Emotion and Affective Style', in The Annals of the New York Academy of Sciences(2010), pp.316-336.。例如，出于神經刺激，杏仁核觸發了與情感相關的期望、懲罰或評價體系，是生物對感官事件做出評判的設施。

不同的學者從不同的角度來定義情感。邁耶斯（Mayers）從情感與身體的關系來定義情感：“情感是我們身體的適應性回應”6.Mayers, David J.(eds.), Emotions, Stress, and Health, New York: Worth Publishers, 2010, pp.497-527.。拉扎勒斯和拉扎勒斯（R.Lazarus and B.Lazarus）則側重于強調情感對外部環境的反應：“情感是對于與環境的即時關系所產生信息的一種有組織的心理?生理反應”7.Lazarus, Richard S., and Bernice N.Lazarus, Passion and Reason: Making Sense of our Emotions, Oxford University Press, 1996.。普拉切克（Plutchik）則認為情感參與了從心理到行動的各個環節，是一種連續性的狀態：“情感是一種松散地連接一些事件的復雜鏈條，這些事件始于一種刺激，隨之引發包括感覺、心理變化、行動的沖動，再到特定的、目標導向的行為”8.Plutchik, Robert., 'The Nature of Emotions: Human Emotions Have Deep Evolutionary Roots, a Fact that May Explain Their Complexity and Provide Tools for Clinical Practice', American Scientist,No.4(2001): 344-350.。

目前對于情感的分類有兩種主流的方式，一種是基本情感理論，另一種是情感維度理論。基本情感（basic emotions）的概念在心理學中被認為是將一組類似的情緒歸于一種特定色彩的分類，依照不同程度，情感被標記為喜悅、幸福或狂喜等9.Kowalczuk, Zdzislaw, and Michal Czubenko, 'Computational Approaches to Modeling Artificial Emotion–An Overview of the Proposed Solutions', Frontiers in Robotics and AI, No.3 (2016): 21.。埃克曼（Ekman）指出“基本”一詞具有三重含義：首先，基本情感的視角可以幫助我們區別那些相信情緒是一致的、只有強度和愉悅程度之分的視角，例如某些將消極情緒與積極情緒對立起來的簡單分類；第二，基本情感狀態表明情緒在處理基本生活任務時具有適應性的價值演變，它體現于人類處理反復出現的任務狀態中（例如，對人際關系的處理、對個人生活情緒反應的處理，基本情感狀態也與我們的先天特征或曾經的經歷相關）；第三，基本情感也用于描述形成復合情緒的組成元素，例如“自鳴得意”的情緒，是快樂與厭惡兩種基本情感的混合體10.Ekman, Paul, 'Basic Emotions', in The Handbook of Cognition and Emotion (1999), pp.45-60.。

很多學者都嘗試對于基本情感進行歸類11.參見：Arnold, Magda B., Emotion and Personality, New York: Columbia University Press, 1960; Izard, Carroll E., Human Emotions, New York: Springer, 1977; Plutchik, Robert,' A general Psych Evolutionary Theory of Emotion', Plutchik.R.and Kellerman.H.(eds.) Emotion: Theory, Research, and Experience, Vol.1' New York: Academic Press, 1980, pp.3–33; Ekman, Paul, 'An Argument for Basic Emotions', Cognition & Emotion, No.3-4 (Jun.1992): 169-200；Minsky Marvin, The Emotion Machine and The Society of Mind, NY: Simon & Schuster, 2006; Tomkins S., Affect Imagery Consciousness Volume I: The Positive Affects, Springer Publishing Company, 1962; Tomkins S., Affect Imagery Consciousness Volume II: The Negative Affects, Springer Publishing Company, 1963;Tomkins S., Affect Imagery Consciousness Volume III: The Negative Affects Anger and Fear, Springer Publishing Company, 1991; Tomkins S., 'The Quest for Primary Motives: Biography and Autobiography of an Idea', J Pers Soc Psychol (1981).。例如，根據埃克曼的模型，人類的面部情緒具備可識別的六種基本情感狀態（basic emotion states），分別是：快樂、生氣、悲傷、害怕、驚訝、厭惡12.Ekman, Paul, 'An Argument for Basic Emotions', Cognition & Emotion, No.3-4 (Jun.1992): 169-200.。湯姆金斯（Tomkins）描述了幼兒自出生以來所表現出的內在情緒，如憤怒、尷尬、悲傷、恐懼、興趣、快樂、驚訝、厭惡13.參見：Tomkins S., Affect Imagery Consciousness Volume I: The Positive Affects, Springer Publishing Company, 1962; Tomkins S., Affect Imagery Consciousness Volume II: The Negative Affects, Springer Publishing Company, 1963; Tomkins S., Affect Imagery Consciousness Volume III: The Negative Affects Anger and Fear, Springer Publishing Company, 1991; Tomkins S., 'The Quest for Primary Motives: Biography and Autobiography of an Idea', J Pers Soc Psychol (1981).。明斯基（Minsky）的六要素模型認為基本情緒包括：同情，嫉妒，愛，侵略，敬畏和尊重14.Minsky Marvin, The Emotion Machine and The Society of Mind, NY: Simon & Schuster, 2006.。

心理學中還有一種分類方式叫做情感的維度（the dimensional emotion），近期常常被用于衡量情感方面的研究。情感的維度使用一些指標來衡量情感的強度（emotional intensity）——情感影響行為的程度，例如刺激（stimulation）、能量（energy）或者激活程度（activation）等15.Kowalczuk, Zdzislaw, and Michal Czubenko, 'Computational Approaches to Modeling Artificial Emotion–An Overview of the Proposed Solutions', Frontiers in Robotics and AI, No.3 (2016): 21.。最早提出情感維度理論的學者是拉塞爾（Russell），他認為情感可以被一個環狀復合體（circumplex）的兩個維度來表示和衡量：1）價（valence），表示對于個體在經歷這種狀態時有多么愉快；2）激活度（arousal），表示個體因其特定的狀態而采取某種行動的可能性16.James, A., 'Russell.A Circumplex Model of Affect', Journal of Personality and Social Psychology, No.6(1980): 1161-1178.。

在此之后，很多學者對于情感的維度模型進行了發展與探索17.參見：Plutchik, Robert, 'A General Psychoevolutionary Theory of Emotion', Plutchik.R.and Kellerman.H.(eds.) Emotion: Theory, Research, and Experience, Vol.1, New York: Academic Press,1980, pp.3–33; Plutchik, Robert, 'The Nature of Emotions: Human Emotions Have Deep Evolutionary Roots, a Fact that May Explain Their Complexity and Provide Tools for Clinical Practice', American Scientist, No.4(2001): 344-350; Thayer, Robert E., The Biopsychology of Mood and Arousal, New York: Oxford University Press, 1989; Posner, Jonathan, James A.Russell, and Bradley S.Peterson,'The Circumplex Model of Affect: An Integrative Approach to Affective Neuroscience, Cognitive Development, and Psychopathology', Development and Psychopathology, No.3(2005): 715-734;L?vheim, Hugo, 'A New Three-dimensional Model for Emotions and Monoamine Neurotransmitters', Medical Hypotheses, No.2(2012): 341-348; Takanishi, Atsuo, 'An Anthropomorphic Robot Head Having Autonomous Facial Expression Function for Natural Communication with Humans', Robotics Research, London: Springer, 2000, pp.297-303.。其中，賽耶（Thayer）的情感模型、普拉切克的情感之輪（Plutchik emotional wheel）和勒夫海姆的情感魔方（L?vheim's cube of emotions）常被應用于近期的研究之中18.參見：Vallverdú, Jordi, et al, 'A Cognitive Architecture for the Implementation of Emotions in Computing Systems', Biologically Inspired Cognitive Architectures, No.15 (2016): 34-40; Salmeron, Jose L.,'Fuzzy Cognitive Maps for Artificial Emotions Forecasting', Applied Soft Computing, No.12 (2012): 3704-3710; Salmeron, Jose L., 'Simulating Synthetic Emotions with Fuzzy Grey Cognitive Maps', Emergent Trends in Robotics and Intelligent Systems, Springer, 2015, pp.39-46; Fan, Kuo-Kuang, et al., 'Theory of Variable Fuzzy Sets for Artificial Emotions Prediction', Mathematical Problems in Engineering (2015).。

② 賈斯汀·伊瑪德，《靈魂轉移》，影像，2018年

③ 斯泰恩·德婭，《外鄉人》，3D 動畫，2018年

二、機器是否可以擁有情感

1.為什么人類要賦予機器情感

為什么人類要賦予人工智能情感呢？皮卡德提出了人類賦予機器一定情感能力的四個動機：1）第一個目標是創造出能夠模仿活生生的人類和動物的機器人及類似的人造角色——例如，創造人形機器人（humanoid robot）；2）第二個目標是使機器變得更智能，盡管找到一個有關機器智能性的、被廣為接受的定義幾乎不可能；3）第三個目標是通過建構情感模型來更好的了解人類的情感；4）第四個目標是使機器與人類之互動和溝通能夠不那么讓人沮喪和絕望19.Picard, Rosalind W.,'What Does it Mean for a Computer to Have Emotions？', Robert Trappl, Paolo Petta and Sabine Payr, Emotions in Humans and Artifacts, Cambridge: The MIT Press, 2003,pp.213-235.。皮卡德所提出的這四個動機似乎都是以人類為中心，希望機器能夠在外觀、智力和行為上更接近人類，并且通過機器來進一步探索人類情感的知識譜系。

阿爾比布和和費勒斯（Arbib and Fellous）則從人類中心主義之外的角度指出人類對賦予機器情感產生興趣的四個原因：1）目前的技術已經表現出了賦予機器人情感化表現（例如，電腦教師）和肢體動作（例如，機器寵物）來促進人機互動的一些價值；2）他們提出了一個問題，即機器人在未來的價值可能不僅僅是模擬人類的情感表達，而是可以真正“擁有情感”；3）這進而要求我們重新審視情感的神經生物學來創造一些新的概念，因為我們已知的概念最初是為了人類而提出的，之后擴展到生物和機器上，這使得研究機器人的情緒問題變得有意義；4）這進而表明，制造“情感機器人”也可以為生物情感理論提供一個新的試驗溫床20.Arbib, Michael A., and Jean-Marc Fellous., 'Emotions: from Brain to Robot', Trends in Cognitive Science, No.12(2004): 554-561.。阿爾比布和和費勒斯拋出了一系列的相關問題：在未來，機器除了模擬人類的情感表達，是否可以真正“擁有情感”？基于人類而產生的一些理論和概念（例如，神經生物學、生物情感理論），是否會隨著機器人的誕生而衍生出新的研究方向？本文不禁想要進一步追問：如何定義真正“擁有情感”？機器人是否可以和人類、動物一樣被納入“生物”的范疇？“擁有情感”指的是機器人產生獨立于人類的情感，甚至思想嗎？

2.機器不能擁有情感

反對者們往往從以下三個方面來反駁機器可以擁有情感：

首先，機器的情感傳達和情感識別系統與機器對任務的領會、認知、執行能力相關，而設計者強調機器在傳達與認知上的技術執行能力，其塑造方式暴露了一定的情感缺陷。如帕里西和佩特羅西諾（Parisi and Petrosino）所言，現有“情感機器人”（emotional robots）的行動受到象征性、基于角色（rule-based）的系統所控制21.Parisi, Domenico, and Giancarlo Petrosino, 'Robots that Have Emotions', Adaptive Behavior, No.6 (2010): 453-469.。

其次，人工智能以人類情感為基礎，卻又局限于人類情感。貝克（Becker）的研究探討了機器在人機交互中的被動角色。他認為，機器情感僅僅定位于社會關系網絡的活動和相對應的能力表現中；人工智能實體是根據人類的交流與認知能力模型所構建的人工物，他們沒有個性，只是一個屈居于人類的交互伙伴22.Becker, Barbara, 'Social Robots-emotional Agents: Some Remarks on Naturalizing Man-machine Interaction', International Review of Information Ethics, No.6 (2006): 37-45.。

例如，ECAs（embodied conversational agents）項目嘗試塑造人工智能的具身化情感主體。為了讓機器產生與人類情感相關的特殊活動，并在此基礎上實現基于機器自身的再構建活動，ECAs將人類情感做出分類，以此構建情感識別的樣本。通過心理學實驗，他們設置了包括“生氣、悲傷、快樂、害怕、羞恥、驕傲、失望”在內的7種基本情感23.Scherer, Klaus R., Facets of Emotion: Recent Research, Lawrence Erlbaum Associates,1988.。然而，貝克認為，這些可觀測到的行為模式限制了機器對情感的識別系統構建，主觀感覺（feeling）和聯動生理的過程并未得到真正的重視24.Scherer, Klaus R., Facets of Emotion: Recent Research, Lawrence Erlbaum Associates,1988.。一方面，ECAs將人工智能的情感主體以人類作為基本參考模型，是基于人類的機器情感延伸；另一方面，也反映了實施情緒觀測過程中的人類主體視角。因此，機器的情緒被設置成為樣本化的范例，是具備規律可循的處理模式，限制了機器情感的視域。貝克認為，當人類依據他的角度和興趣做出觀察時，能夠得到他想要收集到的特定情感，這是由觀察主體出發的視角，為機器情感實施了一定的主導權25.Scherer, Klaus R., Facets of Emotion: Recent Research, Lawrence Erlbaum Associates,1988.。那么，情感機器人所產生“情感”，源自設計者對人類情感模型的理解與構建，完成讓機器執行傳達情感任務的功能，促成我們對機器產生具有情感的誤解與幻覺。

① 塞德格克·普萊斯（Cedric Price），《發電機項目》，佛羅里達州白橡樹（五個外殼，模型和底板），1978-80 年，MoMA

② Elena Knox 和渡邊克巳，《御御簽》（OMIKIJI），通過互動將參與者的個人信息轉碼，并通過聲音系統實時重新解讀，作為御御簽發送給參與者。

③ 石黑浩（Hiroshi Ishiguro），《改變》（Alter），“人工智能——超越人類”展覽現場，2019，巴比肯藝術中心

④ Kaspar社交機器人，用于教導自閉癥譜系障礙患兒適應社交互動

最后，從對動機選擇的角度來看，機器也不具備產生情感的可能。行為的實施與生物動機直接相關，當生物面對多種動機之間的競爭時，將產生對動機的決策行為，觸發帶有策略性的情感。

阿爾比布的圖式理論（schema theory）揭示了生物多種動機的生成過程，并分析了由于生物行為選擇而引發的策略性情感。他借助螳螂為模型，說明生物的行動不僅受到外部環境變化影響，也與螳螂所處的視覺刺激境遇、生命體的內部可變因素、已有關于刺激物的經驗有關26.Scherer, Klaus R., Facets of Emotion: Recent Research, Lawrence Erlbaum Associates,1988.。與動機相比，情感能夠為生物體的行動提供更為高效、準確、迅捷的通道27.Scherer, Klaus R., Facets of Emotion: Recent Research, Lawrence Erlbaum Associates,1988.。當生物對動機做出選擇時，生物性身體/腦部感覺呈現了特殊的狀態，情感由此生成28.Scherer, Klaus R., Facets of Emotion: Recent Research, Lawrence Erlbaum Associates,1988.。例如，在生物體不同強度的活動中，進食與交配都是具有競爭性的行為動機，那么，情感狀態將聯合生物對外部環境的感知，幫助生物作出選擇并執行。根據該模型，機器的設計者將相應的潛在控制參數與一系列的可變動機選擇相連，構成機器的行為選擇機制，也引發了相對應的情感功能。

⑤ 御御簽2

阿爾比布和費勒斯認為，機器不能就此被認為具有情感，因為他們無法在特定情況中控制自身的行為做出動機選擇29.Fellous, Jean-Marc, and Michael A.Arbib (eds.), Who Needs Emotions? : The Brain Meets the Robot, Oxford University Press, 2005.。并且，人工智能的構建系統中，動機是機器的驅使機制，是功能性的主要體現。人工智能的動機控制權在于設計者和它的交流用戶，機器人只實現了技術上的行動，并沒有策略或動機層面的回應行動。正如帕里西和佩特羅西諾所言，倘若機器人沒有自主的動機，它將不會具備情感30.Parisi, Domenico, and Giancarlo Petrosino, 'Robots that Have Emotions', Adaptive Behavior, No.6 (2010): 453-469.。

3.機器情感

阿爾比布和費勒斯將情感在人工智能領域的應用劃分為內外兩個部分：其一是情感的外部，指的是為了溝通和社會協作所做出的情感表達；其二，情感的內部，指情感可以影響行為的組織（例如行動選擇、注意力和學習）31.Arbib, Michael A., and Jean-Marc Fellous., 'Emotions: from Brain to Robot', Trends in Cognitive Science, No.12(2004): 554-561.。與情感的外部（或社會方面）相關的研究通過利用人類的擬人化傾向，促進機器人與人類主體之間的情感和共情關系的機器人的構建；與情緒的內在（或個體方面）相關的研究則致力于機器人主體的構建，其行為受到以自然情緒調節機制為模型的內源性調節過程的影響32.Damiano, Luisa, Paul Dumouchel, and Hagen Lehmann, 'Towards Human–robot Affective Co-evolution Overcoming Oppositions in Constructing Emotions and Empathy', International Journal of Social Robotics, No.1 (2015): 8.。帕里西和佩特羅西諾指出，“目前的情感機器人能夠表達情感或者認知我們的情感表達，但是他們不能被認為擁有情感，因為情感對于他們的行為不起任何功能性的作用”33.Parisi, Domenico, and Giancarlo Petrosino, 'Robots that Have Emotions', Adaptive Behavior, No.6 (2010): 453-469.。根據他們的觀點，人工智能模擬人類情感的表達或是識別人類情感表達并不被認為是“擁有情感”，而只有當其干預和影響其行為的組織時可以被認為是真正“擁有情感”。換句話說，情感的內部更加符合“人工智能擁有情感”的標準。

達米亞諾等（Damiano et al.）則進一步將賦予機器人主體情感調節機制認為是一種真正產生機器情感（artificial emotion）的嘗試34.Damiano, Luisa, Paul Dumouchel, and Hagen Lehmann, 'Towards Human–robot Affective Co-evolution Overcoming Oppositions in Constructing Emotions and Empathy', International Journal of Social Robotics, No.1 (2015): 8.。總之，機器情感并不等同于人類情感，但是它像人類情感一樣能夠形成自主調節機制，并且在機器主體中發揮著影響行為組織的作用。

三、情感與機器的相關理論

1.皮卡德的情感四要素

皮卡德認為，人類情感的四個要素有可能成為機器的一部分，從而幫助機器更好的適應人類，包括情感的外觀、多層級的情感生成、情感的體驗和身心交互作用。她所提出的第一點“情感的外觀”（emotional appearance）包括系統體現出擁有情感外觀的一些行為和表現35.Picard, Rosalind W., 'What does it Mean for a Computer to Have Emotions? ', Robert Trappl, Paolo Petta and Sabine Payr, Emotions in Humans and Artifacts' Cambridge: The MIT Press, 2003, pp.213-235.。機器可以模擬人類的面部表情、聲音、肢體語言等等來表現出類似于人類情感表達的外觀。這種情感的外觀是建立在機器對于人類情感表現數據進行學習的基礎之上，從而能夠建立起與人類情感之間的溝通機制。第二個要素是“多層級的情感生成”（multiple levels of emotion generation）：人類情感擁有不同的層級，對于外界刺激會觸發身體做出不同層級的反應；機器可以利用這個規則來了解他人的情感，或者為自己合成一個內部情緒狀態的標簽，以觸發適當的反應36.Picard, Rosalind W., 'What does it Mean for a Computer to Have Emotions?', Robert Trappl, Paolo Petta and Sabine Payr, Emotions in Humans and Artifacts' Cambridge: The MIT Press, 2003, pp.213-235.。情感層級包括：反應較快的潛意識、反應居中且后天習得的預判意識，以及反應最慢的理性生成的反應。37.Picard, Rosalind W., 'What does it Mean for a Computer to Have Emotions?', Robert Trappl, Paolo Petta and Sabine Payr, Emotions in Humans and Artifacts' Cambridge: The MIT Press, 2003, pp.213-235.

第三要素“情感的體驗”（emotional experience）實際上涉及到了人工智能對于自身的情感領域的認知。情感的體驗指的是機器產生類似于人類可以體驗的情感狀態和一系列的感覺，并且，機器也能感知到它們的身體在做什么38.Picard, Rosalind W., 'What does it Mean for a Computer to Have Emotions? ', Robert Trappl, Paolo Petta and Sabine Payr, Emotions in Humans and Artifacts' Cambridge: The MIT Press, 2003, pp.213-235.。雖然“人類感覺”絕對不同于“機器感覺”，但機器可以通過這種感覺和體驗來調整和改善它們的行為。

第四要素是“心靈－身體的互動”（mind-body interaction）：情感既包括大腦之外的身體系統的變化，也包括大腦內部的變化。情感與身體、認知狀態之間的相互作用是十分豐富的。例如，當一個人被要求表達愛時，說實話和說謊話的表現是完全不同的；換句話說，他們身體的情感表達被說實話和說謊的狀態選擇性地干擾。“如果一臺機器要復制人類的情感，那么復制的程度必須包括這些情感的許多信號和調節成分，它們編織著身體和精神狀態之間的交互聯系”39.Picard, Rosalind W., 'What does it Mean for a Computer to Have Emotions? ', Robert Trappl, Paolo Petta and Sabine Payr, Emotions in Humans and Artifacts' Cambridge: The MIT Press, 2003, pp.213-235.。

2.身體理論和評估理論

心理學上關于情感的理論討論主要分為兩派：身體理論（somatic theory）和評價理論（appraisal）40.Kowalczuk, Zdzislaw, and Michal Czubenko, 'Computational Approaches to Modeling Artificial Emotion–An Overview of the Proposed Solutions', Frontiers in Robotics and AI, No.3 (2016): 21.。身體理論認為情感要優先于認知過程，“在分析一個被感知的物體之前，甚至在記錄任何印象之前，大腦能夠立即喚起與這個物體相關的情感”41.I bid.。卡尼亞梅羅（Ca?amero）提出情感（至少一部分的情感）是生物因子用于對抗環境的機制之一，這使得自主性和適應性的出現變得更加容易42.Ca?amero, Lola D., 'Designing Emotions for Activity Selection in Autonomous Agents', Robert Trappl, Paolo Petta and Sabine Payr, Emotions in Humans and Artifacts, Massachusetts: The MIT Press, 2003, pp.115-148.。貝爾曼（Bellman）也認同卡尼亞梅羅的觀點，他認為擁有情感的動物比起沒有情感的動物能夠更好的生存43.Bellman, Kirstie L., 'Emotions: Meaningful Mappings Between the Individual and its World', Robert Trappl, Paolo Petta and Sabine Payr, Emotions in Humans and Artifacts, Massachusetts: The MIT Press, 2003, pp.149-188.。卡尼亞梅羅指出情感在這方面的作用可以應用于設計自主性機器人（autonomous robot）的機制，情感可以讓機器人：1）擁有更快的反應；2）有助于解決如何在多個目標之間選擇的問題；3）向他人發出重要事件的信號44.Ca?amero, Lola D., 'Designing Emotions for Activity Selection in Autonomous Agents', Robert Trappl, Paolo Petta and Sabine Payr, Emotions in Humans and Artifacts, Massachusetts: The MIT Press, 2003, pp.115-148.。

① Kuki & Blenderbot，《機器人之戰（潘多拉機器人vs Facebook機器人）》，AI聊天直播，2020年

②“圖靈的愛人：人類情感與機器情感”展覽海報

評價理論則剛好相反，它認為分析刺激的認知過程要優先于情感的產生。很多研究機器情感的學者以評價理論為出發點來建立情感模型。有些研究者從工程學的實際層面來考慮，他們認為在建立情感模型時，情感在認知（cognition）方面的功能可以增強機器人的表現45.參見：Ca?amero, Lola D., 'Designing Emotions for Activity Selection in Autonomous Agents', Robert Trappl, Paolo Petta and Sabine Payr, Emotions in Humans and Artifacts, Massachusetts: The MIT Press, 2003, pp.:115-148; Frijda, Nico H., and Jaap Swagerman, 'Can computers feel? Theory and design of an emotional system', Cognition and Emotion, No.3 (1987): 235-257.。此外，神經科學領域的研究表明，情感對于人類的作用并非是干擾理性；相反，對于一些我們通常認為是最基本的理性行為，情感起著至關重要的作用，例如感知、學習、注意力、記憶以及其他一些能力46.參見：Damasio, Antonio R., 'Descartes' Error: Emotion, Reason and the Human Brain' (1994); LeDoux Joseph E., 'Emotion Circuits in the Brain', in The Annual Review of Neuroscience (2000),pp.155-184; Adolphs R., 'Is the Human Amygdala Specialized for Processing Social Information? ', in The Annals of the New York Academy of Sciences (2003), pp.326-340.。加丹荷和哈勒姆（Gadanho and Hallam）也認為情感可以影響到認知的幾個不同的基本機制，包括感知、注意力、記憶和推理（reasoning）。47.Gadanho S C, Hallam J., 'Robot Learning Driven by Emotions', Adaptive Behavior, No.1 (Sep.2001): 42-64.

加丹荷和哈勒姆進一步指出，情感的一些性質可以被轉移到人工智能身上：

1）注意力控制：情感可以通過影響感知和推理機制使主體將注意力集中在最緊迫的問題上；

2）強化主體的適應性：情感能夠檢查主體的表現，從而在需要的時候改變主體的計劃和行動；

3）記憶過濾：情感能夠更好的回憶起與當下情感狀態相一致的事件。這種回憶可以幫助主體了解曾經的高興或傷心狀態，從而影響到最后的決策；

4）輔助推理：施動者的情感系統迅速獲得知覺線索，可用于指導認知信息的獲取，以供認知系統思考；

5）與特定的情感場景相關的行為趨勢，甚至刻板回應：這些內置的回應允許在緊急情況下自動觸發適當的行為，避免在復雜的推理上花費不必要的時間；

6）身體的生理喚醒：強烈的情緒通常與預知到的所需行動回應的能量釋放有關。應用到人工智能系統中可以包括系統參數的調整，例如行為活動的速度；

7）對社交互動的支持：情感的表達使個體能夠向他人傳遞對其生存至關重要的信息，因此具有很高的適應性價值。48.I bid.

很多學者認為情感可以影響認知過程，尤其是在解決問題和決策這兩個方面49.參見：Damasio, Antonio R., Descartes' Error: Emotion, Reason and the Human Brain, Putnam, 1994；Velásquez, Juan David, When Robots Weep: Emotional Memories and Decision-Making,AAAI/IAAI.,1998; Parisi, Domenico, and Giancarlo Petrosino, 'Robots that Have Emotions', Adaptive Behavior, No.6(2010): 453-469.。對他們而言，情感的最基礎和最普遍的功能是“讓機體的意圖性決定機制作用得更有效率”50.Parisi, Domenico, and Giancarlo Petrosino, 'Robots that Have Emotions', Adaptive Behavior, No.6 (2010): 453-469.。

認知是一種階段性的行為，可以被劃分為好幾個層級。例如，斯洛曼（Sloman）指出機器人認知行為包括三個主要過程：1）反應的（直接行動）；2）審議階段（在可能的行動中選擇更好的、更有效的）；3）集成管理（允許內部過程被監控、分類、評價、控制）51.Sloman, Aaron, 'How many Separately Evolved Emotional Beasties Live within Us', Robert Trappl, Paolo Petta and Sabine Payr, Emotions in Humans and Artifacts, Massachusetts: The MIT Press,2003, pp.35-114.。又如，奧托尼（Ortony）也分析了情感（價值）的相互作用、動機（行動趨勢）、認知（含義），以及在信息處理三階段的行為，分別是：反應的（電路設定的行動模式-初級情感）、日常的（熟練自動行為-原始情感）、反射的（高階認知功能，綜合認知、無意識、自我反映-高階段情感）。若認知能力達到第三階段，則需要機器人能夠在一些不可預知的環境中處理未被設定規則的任務，讓機器具備一定的好奇或自我意識，擁有更為精妙的處理問題的能力。

四、“機器情感”在人工智能領域的應用

如之前所提到的，機器模擬人類情感的表達或識別人類情感表達并不被認為是擁有情感，只有當機器產生一種像人類情感一樣的，能在機器主體中發揮著影響行為組織作用的自主調節機制時，才能被認為擁有了“機器情感”。本文發現，雖然很多有關情感在人工智能領域的應用型研究仍是從模擬人類情感的表達或識別人類情感表達的角度出發，但近年來，已經出現越來越多的在人工智能機器內部構建“機器情感”的嘗試和探索。

帕里西和佩特羅西諾構建了一個以神經網絡控制機器行為的情感回路，該機制將允許機器人做出更為準確的動機選擇。52.Parisi, Domenico, and Giancarlo Petrosino, 'Robots that Have Emotions', Adaptive Behavior, No.6 (2010): 453-469.神經網絡可以突破人類設定的動機與行為條例，激活機器人對所處境遇及動機決策相關的情感表現。這個虛擬對話主體的情感狀態可以影響到機器功能實現的不同方式，即從盲目執行的行為走向對多個動機的把控。另外，出于機器的計算、力學機制的特殊性，機器可借助算法充分拆解人或生物的原始動機選擇。根據評價理論，在幾種具備競爭性的動機或情感中，人工智能可以評估推算出生物體或人類即將執行的下一步行動，該決策權由機器施令，因而將反作用于動機或情感并影響生物的未來行動。

還有一些研究試圖在生理情感和計算機運算之間搭建橋梁。他們希望通過借鑒人類身體中一些神經調解物質的變化，來反映到計算機運算的數字變化上，以此構建一種屬于機器自身的情感變化。例如，庫古拉科娃等（Kugurakova et al.）希望建立一個模擬人類的主體，這個主體擁有內在的情感狀態并且會對情感刺激作出回應，會對它的對話者表現出同情或是侵犯等情緒53.Kugurakova, Vlada, et al, 'Anthropomorphic Artificial Social Agent with Simulated Emotions and its Implementation', Procedia Computer Science, No.71 (2015):112-118.。他們認為，真正的人工智能情感需要擁有一個可以決定機器主體的回應與內在情感狀態的復雜結構。他們借助勒夫海姆的情感魔方理論，以人類大腦內化學和生理過程機制為基礎，在機器模型中模擬了多巴胺、血清素和去甲腎上腺素，通過這些神經調節物質的變化來表現機器情感。而瓦維杜等（Vallverdu'et al.）提出了一個類似的模型——神經調節認知體系“NEUCOGAR”（NEUromodulating COGnitive ARchitecture）。NEUCOGAR的目的是“根據馮·諾依曼（Von Neuman）的構架，識別從血清素、多巴胺和去甲腎上腺素的影響到計算程序的映射，從而實現可以在圖靈機器模型上運行的情感現象”54.Vallverdú, Jordi, et al, 'A Cognitive Architecture for the Implementation of Emotions in Computing Systems', Biologically Inspired Cognitive Architectures, No.15 (2016):34-40.。與庫古拉科娃等人研究的不同之處在于，他們用馮·諾依曼構架的指標擴展了勒夫海姆的情感魔方。

① 瓦爾德馬爾·科爾代羅（Waldemar Cordeiro），《Gente Ampli*2》，134.5×72.5cm，紙上計算機輸出，2016年

② Hidden Group ( 劉兆鑫，陳熙，宮一寧），《The Stranger》，裝置，影像，2018年

③ 索尼推出的電子機器寵物AIBO

除了借助人體神經調解物質的變化來反應機器情感的變化以外，還有一些學者試圖通過一些工具——可變模糊集和模糊認知圖等——對原始數據進行計算，反映機器情感的變化，對機器情感進行預測，以及設計情感決策系統等。例如，范等（Fan et al.）結合了情感維度和可變模糊集理論（theory of variable fuzzy set）來呈現一個預測機器情感的模型；研究表明，任何輸入的原始數據都能通過可變模糊集進行計算，它提供了一種數學方法來表示定量的、漸進式定性的和突變式定性的情感變化55.Fan, Kuo-Kuang, et al., 'Theory of Variable Fuzzy Sets for Artificial Emotions Prediction', Mathematical Problems in Engineering (2015).。又如，薩摩榮（Salmeron）發表于2012年的論文以賽耶的情感模型和模糊認知圖（Fuzzy cognitive Maps，FCMs）為基礎，為預測機器情感和設計情感決策系統提供了新的方法；他的研究表明，通過FCMs傳感器所生成的原始數據可以預測機器情感56.Salmeron, Jose L., 'Fuzzy Cognitive Maps for Artificial Emotions Forecasting', Applied Soft Computing, No.12 (Dec.2012): 3704-3710.。在此論文基礎上，薩摩榮于2015年再次發表了以模糊灰色認知圖（Fuzzy grey cognitive Maps，FGCMs）為有效工具，對于沉浸在高度不確定性的復雜環境中的自主系統（autonomous system）的機器情感進行的預測。57.Salmeron Jose L., 'Simulating Synthetic Emotions with Fuzzy Grey Cognitive Maps', Emergent Trends in Robotics and Intelligent Systems, Springer, 2015, pp.39-46.

五、結論

早在20世紀50年代，阿蘭·圖靈（Alan Turing）已經提出“機器是否可以思考”這一問題。58.Turing, Alan.M., 'Computing Machinery and Intelligence', Mind, No.59 (1950): 433-460.無數的研究者們圍繞這一問題進行探索，而“情感”往往作為人類區別于機器的最大特征而被特別提出，感性的情感被認為對于一些理性行為起著至關重要的作用。因此，機器能否像人類一樣擁有情感成為了研究者們所關注的核心問題。

本文首先闡明了一般生物意義上的情感是什么，并試圖了解這種人工智能機器是否可能擁有這種情感。本文發現，人類賦予機器情感的目的往往是為了讓機器更加接近人類的行為模式，從而為人類服務。以人類為中心的立場決定了機器不可能擁有獨立的情感機制。研究者們認為，模擬或是識別人類情感的表達并不能被認為是擁有情感，從而進一步提出了“機器情感”的概念——它能夠像人類情感一樣在機器內部形成自主調節機制，并且發揮著影響行為組織的作用。

通過回顧近年來情感在人工智能領域的一些理論和實際應用，本文發現認知情感、預測情感、利用情感幫助決策等仍舊是情感與機器研究領域的一些核心話題。然而，本文也發現，在人工智能機器內部建構機器情感機制成為了這一領域的新的研究方向。這類新的研究試圖跨越生物和機器之間的鴻溝，在二者之間搭建橋梁。他們試圖在機器內部模擬人類的情感變化機制，卻又不是將人類情感以輸入的方式移植進來，往往更加強調外部環境對于機器情感的影響。