口是心非是人類本性的一部分，但壓抑情緒可能導(dǎo)致焦慮或恐慌等嚴(yán)重的心理后果。為了幫助醫(yī)療保健人員分辨真實(shí)情緒，美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種可拉伸、可充電的可穿戴貼片，即使使用者強(qiáng)裝鎮(zhèn)定，它也能通過測(cè)量其皮膚溫度、心率等指標(biāo)檢測(cè)真實(shí)情緒。近日，相關(guān)研究成果發(fā)表于《納米快報(bào)》。

“同時(shí)觀察多種身體信號(hào)，是理解情緒的一種新方法?！辟e夕法尼亞州立大學(xué)工程科學(xué)與力學(xué)系副教授Huanyu “Larry” Cheng表示，“面部表情可能對(duì)判斷情緒產(chǎn)生誤導(dǎo)。人們通常不會(huì)外顯真實(shí)感受，因此我們將面部表情分析與其他關(guān)鍵生理信號(hào)結(jié)合，最終實(shí)現(xiàn)更優(yōu)質(zhì)的心理健康監(jiān)測(cè)與支持?！?/p>

這種貼片狀設(shè)備將生理信號(hào)分析與面部表情數(shù)據(jù)結(jié)合，以更好區(qū)分真實(shí)情緒與表演情緒，隨后通過無線方式將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳至移動(dòng)設(shè)備和云端。Cheng強(qiáng)調(diào)，設(shè)備僅記錄信號(hào)而非個(gè)人信息，通過設(shè)計(jì)保護(hù)隱私。

“這項(xiàng)技術(shù)有望幫助那些受心理困擾卻不愿向他人甚至自己坦誠(chéng)困境的人群?！辟e夕法尼亞州立大學(xué)工程科學(xué)與力學(xué)系博士生Yangbo Yuan表示。

Cheng指出，收集的數(shù)據(jù)還可彌合文化或社會(huì)差異，例如患者對(duì)醫(yī)護(hù)人員表現(xiàn)出過度克制或情緒化傾向。通過持續(xù)追蹤這些信號(hào)，可能更早發(fā)現(xiàn)焦慮或抑郁等問題。

研究人員通過折疊鉑金、黃金等柔性金屬薄層，將其切割成波浪形結(jié)構(gòu)，確保設(shè)備拉伸扭曲時(shí)仍保持靈敏度。他們還使用隨溫度改變電流的材料層，并內(nèi)置碳原子構(gòu)成的空心管以吸收水分、追蹤濕度。

多種傳感器的布局經(jīng)過精心設(shè)計(jì)以避免相互干擾，例如，在溫濕度傳感器下方設(shè)置剛性層，防止其受面部表情傳感器拉伸影響；另用防水層保護(hù)溫濕度傳感器免受濕氣侵襲。

團(tuán)隊(duì)隨后訓(xùn)練人工智能（AI）模型識(shí)別真實(shí)與表演情緒。研究招募8人做出6種基本表情：快樂、驚訝、恐懼、悲傷、憤怒和厭惡。

參與者在設(shè)備追蹤下各表演100次表情，數(shù)據(jù)輸入AI模型訓(xùn)練其關(guān)聯(lián)特定面部動(dòng)作與情緒。另招募3人進(jìn)一步測(cè)試模型性能，其對(duì)表演表情的分類準(zhǔn)確率達(dá)96.28%。

在真實(shí)情緒測(cè)試中，參與者觀看情緒誘發(fā)視頻時(shí)的心理反應(yīng)被設(shè)備追蹤。該設(shè)備以88.83%準(zhǔn)確率識(shí)別情緒，傳感器數(shù)據(jù)驗(yàn)證了生理反應(yīng)與已知情緒關(guān)聯(lián)的一致性。

Cheng指出，該設(shè)備還為AI驅(qū)動(dòng)的疾病診斷與治療開辟新路徑，例如輔助臨床醫(yī)生理解非語(yǔ)言患者心理狀態(tài)、識(shí)別癡呆癥行為癥狀、檢測(cè)阿片類藥物過量，未來或應(yīng)用于慢性傷口監(jiān)測(cè)、神經(jīng)退行性疾病進(jìn)展追蹤及運(yùn)動(dòng)員表現(xiàn)分析。

“盡管仍處研發(fā)階段，該設(shè)備是情緒監(jiān)測(cè)與理解領(lǐng)域的重大進(jìn)步，有望推動(dòng)心理健康護(hù)理向主動(dòng)化、個(gè)性化邁進(jìn)?！盋heng總結(jié)說。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c06392

來源：中國(guó)科學(xué)報(bào)