Samenvatting

C Samenvatting

280

C Samenvatting

Langzaam maar zeker veranderen computers, ze krijgen een andere vorm dan de klassieke PC kast of een laptop, ze reageren op aanrakingen, kunnen worden aangekleed, en zijn aaibaar. Ze worden persoonlijker en we verwachten dat ze onze gevoelens, emoties en stemmingen begrijpen. Zo kon het ook gebeuren dat een fenomeen als emoties, oorspronkelijk vooral voer voor filosofen, sociologen en psychologen, werd omarmd door informatici. In 1997 noemde Picard de automatische herkenning van emoties door computers affective computing. In aanvulling op spraak en visuale perceptie, identificeerde zij physiologische signalen als een belangrijke impliciet kanaal om emoties te identificeren. Dit boek verkent een aantal factoren waarvan gesteld wordt dat deze belangrijk zijn voor affective computing, in het bijzonder voor affective signal processing (ASP) : het gebruik van fysiologische signalen voor empatische systemen. Het boek is opgedeeld in vijf delen: i) een proloog, ii) onderzoek naar ongecorrigeerde ASP, iii) onderzoek naar bi-modale ASP, iv) drie studies naar empatische systemen, en v) een epiloog.

In de introductie, Hoofdstuk 1 van de proloog (Deel I), wordt een korte introductie gegeven van emotie theorie, het veld affective computing, A SP en hun relevantie voor informatica. Mens-machine interactie, kunstmatige intelligentie en medische informatica worden beschreven. Het werkmodel van dit boek, een closed loop model (een systeem met een actieve feedback lus), wordt geïntroduceerd en haar signaalverwerkingsand classificatiecomponenten beschreven. Tevens wordt een kort overzicht gegeven van de fysiologische signalen die zijn onderzocht. In hoofdstuk 2 wordt een overzicht gepresenteerd van het reeds bestaande onderzoek naar affective computing, met nadruk op ASP dat gebruik maakt van fysiologische signalen. De conclusie van dit hoofdstuk is dat ASP de vooruitgang ontbeert die het nodig heeft. Mogelijke insteken die de vooruitgang in ASP kunnen helpen worden in de volgende drie delen verkend.

In Deel II worden twee onderzoeken gepresenteerd naar ongecorrigeerde ASP door middel van statistische momenten. Hierin werd een aantal belangrijke aspecten van ASP onderzocht. In hoofdstuk 3 wordt onderzoek beschreven waarin gebruik werd gemaakt van dynamische stimuli (i.e., filmfragmenten) om emoties los te maken. De ElectroMyoGraphy (EMG) van drie gezichtsspieren van de deelnemers werd opgenomen; dit wordt vaak gedaan om een zgn. ground truth te bepalen. Ook werd de ElectroDermal Activity (EDA) van de deelnemers opgenomen. EDA is een robuust, goed gedocumenteerd fysiologisch signaal dat registreert in hoeverre men zich opwindt. In Hoofdstuk 4 worden analyses beschreven van dezelfde data set als in Hoofdstuk 3. Deze onderzoeken verschilden alleen in de keuze van de tijdvakken, wat het mogelijk maakte de impact en het gebruik van deze parameter voor ASP te bepalen. De korte tijdvakken zoals gebruikt in Hoofdstuk 4 maakte het ook mogelijk de gebeurtenissen in de filmfragmenten te koppelen aan affectieve reacties.

In Deel III worden twee studies gepresenteerd die bi-modale ASP toepassen, namelijk de zeldzame combinatie van het ElectroCardioGram (ECG) en het spraaksignaal. Deze stud-

281

C Samenvatting

ies verschilden enkel voor wat betreft de stimuli die werden gebruikt om emoties los te maken, hetgeen zeer recent een belangrijke factor bleek te zijn [8]. In het onderzoek werd tevens gekeken naar de invloed van emotiemodellen op het analyseren van de verkregen data, waarbij zowel gebruik werd gemaakt van het dimensionale valence-arousal model als van de zes basisemoties. Daarnaast werd ook de invloed van de omgeving (of context), de persoonlijkheidskarakteristieken neuroticisme en extroversie, en demografische factoren op ASP onderzocht. In Hoofdstuk 5 wordt onderzoek beschreven dat gebruik maakte van één (of misschien wel de) referentieset voor affective computing: het International Affective Picture System (IAPS) van Lang, Bradley, en Cuthbert (1994). In Hoofdstuk 6 wordt een onderzoek behandeld dat gebruik maakte van dezelfde set stimuli (i.e., film fragmenten) als die gebruikt zijn in het onderzoek beschreven in de Hoofdstukken 3 en 4. Dit maakte een vergelijking tussen statische en dynamische stimuli mogelijk en zo kon ook de validiteit van beide sets worden bepaald.

Deel IV bestaat uit drie hoofdstukken waarin onderzoek naar empatische systemen wordt beschreven. In Hoofdstuk 7 wordt beschreven hoe de complete signaalverwerkings + classificatie lijn voor ASP is uitgevoerd op de data die reeds gepresenteerd was in Hoofdstukken 3 en 4. Verscheidene voorbewerkingen en classificatie-algoritmes werden toegepast. In Hoofdstuk 8 worden twee klinische onderzoeken gepresenteerd die als doel hadden te bezien of een door de computer ondersteunde diagnose voor patiënten met een posttraumatisch stresssyndroom mogelijk is. In Hoofdstuk 9 wordt de data van de onderzoeken uit Hoofdstuk 8 gebruikt om de complete signaalverwerkings + classificatie lijn voor ASP, zoals geïntroduceerd in Hoofdstuk 7, toe te passen. Als zodanig verkent dit hoofdstuk de haalbaarheid van empatische systemen, in dit geval op A SP-gebaseerde Computer-Aided Diagnosis (CAD) voor de geestelijke gezondheidszorg.

Het epiloog van dit boek, Deel V, bestaat uit twee hoofdstukken. In het eerste hoofdstuk, Hoofdstuk 10, komen de lessen aan bod die geleerd zijn van het onderzoek uit de voorgaande hoofdstukken. Een set voorwaarden en richtlijnen is geformuleerd die kunnen dienen als handleiding voor collega’s die, net als de auteur, geinteresseerd zijn in onderzoek naar ASP. In deze handleiding komen de volgende onderwerpen aan bod: fysische karakteristieken, temporele aspecten, normalisatie, context, validatie, triangulatie en gebruikersidentificatie. In het tweede en laatste hoofdstuk van dit deel, Hoofdstuk 11, wordt het werk uit dit boek samengevat en wordt hierop gereflecteerd vanuit een historisch oogpunt. Vervolgens wordt eerst een drietal toepassingen van ASP gepresenteerd die (bijna) klaar zijn voor de markt en vervolgens worden twee mogelijke toekomstige toepassingen beschreven. Als afsluiting van het boek wordt geconcludeerd dat het onderzoek zoals beschreven in dit boek verschillende belangrijke aspecten van ASP heeft geïdentificeerd, hetgeen de wetenschappelijke gemeenschap kan helpen ASP beter te begrijpen. Verder verwacht ik dat de onderzoekshandleiding die resulteerde uit mijn onderzoek toekomstig onderzoek naar ASP naar een hoger niveau kan brengen.

282