Human beings express their emotional states in different ways. The study of emotions, contextually with the constant progress made in the field of artificial intelligence (AI) and in the field of human-computer interaction (HCI), have allowed the development of computer applications which place the emotional experience, including feelings and perceptions by users, elicited during interaction with these applications. Despite the long tradition of studies and research on the human psyche, emotions still represent a purpose of study in many aspects unclear, characterized by differences of thought about their nature and origin. In correlation to these studies in the psychological field, starting from the nineties of the last century, the first interests about the inclusion and implementation of the affective dimension in the computer field also began, determining the birth of a new research area, initially considered a mere "daydream": Affective Computing (AC). The present thesis aims to introduce and explore the role of emotions in the field of HCI, as well as related areas, in order to understand the functioning of the automatic recognition modalities of human affects during interaction with a system endowed with such communication skills. The first part will be dedicated to understanding and contextualizing the importance and the role played by the emotional dimension in the field of social robotics, exploring the motivations and implications that led to this choice, concluding with the presentation of the main application domains. Specifically, Chapter II will be dedicated to clarify the notion and nature of emotions, outlining the main theories supporting the two dimensions involved in emotional experience: the cognitive dimension and the physiological dimension. Furthermore, It will be introduced the growing field of Affective Computing and main applications presented by renowned professor and researcher Rosalind W. Picard. The second part, on the other hand, will be dedicated to exploring the state of the art of the two main modalities of emotion recognition: (a) emotion recognition through facial expressions and (b) emotion recognition through vocal inflection. Furthermore, both conventional approaches based on Machine Learning (ML) and the more advanced ones based on Deep Learning (DL) and Neural Networks (NN).
Gli esseri umani manifestano i propri stati emotivi attraverso diverse modalità. Lo studio di queste ultime, contestualmente ai costanti progressi compiuti nel campo dell’intelligenza artificiale (IA) e nell’ambito dell’interazione uomo-macchina (HCI), hanno consentito lo sviluppo di applicazioni informatiche che pongono al centro della loro ricerca l'esperienza emotiva, incluse le sensazioni e percezioni da parte degli utenti, elicitata durante l'interazione con queste applicazioni. Nonostante la lunga tradizione di studi e ricerche sulla psiche umana, le emozioni tutt'oggi rappresentano un oggetto di studio per molti aspetti poco chiaro, contraddistinto da divergenze di pensiero circa la loro natura e origine. In correlazione a questi studi in ambito psicologico, a partire dagli anni Novanta del secolo scorso, sono iniziati anche i primi interessamenti circa l’inclusione e l’implementazione della dimensione affettiva nell'ambito informatico, determinando la nascita di una nuova area di ricerca, inizialmente considerata un mero "sogno ad occhi aperti": l'Affective Computing (AC). Il presente elaborato si pone l'obiettivo di introdurre ed esplorare il ruolo delle emozioni nel campo dell'HCI, nonché delle aree ad esso correlate, al fine di comprendere il funzionamento delle modalità di riconoscimento automatico degli affetti umani durante l'interazione con un sistema dotato di tali capacità comunicative. La prima parte sarà dedicata alla comprensione e contestualizzazione dell'importanza e del ruolo svolto dalla dimensione emotiva nell'ambito della robotica sociale, esplorando le motivazioni e implicazioni che hanno comportato tale scelta, concludendo con la presentazione dei principali domini applicativi. In particolare, nel Capitolo II si cercherà di porre chiarezza circa la nozione e natura delle emozioni, delineando le principali teorie a supporto delle due dimensioni coinvolte nell'esperienza emotiva: la sfera cognitiva e i cambiamenti corporei. Inoltre, si introdurrà il crescente campo dell'Affective Computing e le principali applicazioni presentate dalla celebre professoressa e ricercatrice Rosalind W. Picard. La seconda parte, invece, sarà dedicata all'esplorazione dello stato dell'arte delle due principali modalità di riconoscimento emotivo: (a) riconoscimento delle emozioni attraverso le espressioni facciali e (b) riconoscimento delle emozioni tramite l'inflessione vocale. Si introdurranno, inoltre, sia approcci convenzionali basati sul Machine Learning (ML) sia quelli più avanzati di apprendimento automatico, in particolare il Deep Learning (DL) e algoritmi di classificazione come le reti neurali (NN).
Affective Computing e HRI: nuovi approcci per il riconoscimento emotivo basati sulle espressioni facciali e l’inflessione vocale
FEDELE, DIEGO
2022/2023
Abstract
Gli esseri umani manifestano i propri stati emotivi attraverso diverse modalità. Lo studio di queste ultime, contestualmente ai costanti progressi compiuti nel campo dell’intelligenza artificiale (IA) e nell’ambito dell’interazione uomo-macchina (HCI), hanno consentito lo sviluppo di applicazioni informatiche che pongono al centro della loro ricerca l'esperienza emotiva, incluse le sensazioni e percezioni da parte degli utenti, elicitata durante l'interazione con queste applicazioni. Nonostante la lunga tradizione di studi e ricerche sulla psiche umana, le emozioni tutt'oggi rappresentano un oggetto di studio per molti aspetti poco chiaro, contraddistinto da divergenze di pensiero circa la loro natura e origine. In correlazione a questi studi in ambito psicologico, a partire dagli anni Novanta del secolo scorso, sono iniziati anche i primi interessamenti circa l’inclusione e l’implementazione della dimensione affettiva nell'ambito informatico, determinando la nascita di una nuova area di ricerca, inizialmente considerata un mero "sogno ad occhi aperti": l'Affective Computing (AC). Il presente elaborato si pone l'obiettivo di introdurre ed esplorare il ruolo delle emozioni nel campo dell'HCI, nonché delle aree ad esso correlate, al fine di comprendere il funzionamento delle modalità di riconoscimento automatico degli affetti umani durante l'interazione con un sistema dotato di tali capacità comunicative. La prima parte sarà dedicata alla comprensione e contestualizzazione dell'importanza e del ruolo svolto dalla dimensione emotiva nell'ambito della robotica sociale, esplorando le motivazioni e implicazioni che hanno comportato tale scelta, concludendo con la presentazione dei principali domini applicativi. In particolare, nel Capitolo II si cercherà di porre chiarezza circa la nozione e natura delle emozioni, delineando le principali teorie a supporto delle due dimensioni coinvolte nell'esperienza emotiva: la sfera cognitiva e i cambiamenti corporei. Inoltre, si introdurrà il crescente campo dell'Affective Computing e le principali applicazioni presentate dalla celebre professoressa e ricercatrice Rosalind W. Picard. La seconda parte, invece, sarà dedicata all'esplorazione dello stato dell'arte delle due principali modalità di riconoscimento emotivo: (a) riconoscimento delle emozioni attraverso le espressioni facciali e (b) riconoscimento delle emozioni tramite l'inflessione vocale. Si introdurranno, inoltre, sia approcci convenzionali basati sul Machine Learning (ML) sia quelli più avanzati di apprendimento automatico, in particolare il Deep Learning (DL) e algoritmi di classificazione come le reti neurali (NN).I documenti in UNITESI sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
https://hdl.handle.net/20.500.14240/51525