人工情感指用人工的方法和技术，模仿、延伸和扩展人的情感，使机器具有识别、理解和表达情感的能力。

从广义的角度来看，情感是一种特殊的认知，意志又是一种特殊的情感，广义的人工智能包括狭义人工智能、人工情感与人工意志三个方面。

人工情感并不是指简单地模拟人的某些情感表达方式和情感识别方式，而是为了使电脑或机器人具有像一样的内在情感，真实地具有像人一样的情感表达能力、情感识别能力、情感思维能力和情感实施能力。

1、“机器情感”(Machine Emotion)。研究如何用机器，如计算机、机器人等，模拟、识别人或动物的自然情感。生成、表现类似于自然情感的机器情感。如虚拟电视节目主持人或虚拟电影演员的喜、怒、哀、乐、爱、恨、恩、仇等人工情感。

2、“情感机器”(Emotional Machine)。开发可以模拟、延伸和扩展自然情感，具有类似人的情感的情感机器，如虚拟的或实际的“情感机器人”(Emotional Robot)以及各种具有人工情感的计算机应用系统、自动化系统。如:基于人工情感的产品设计系统，商品采购系统。

因此，“人工情感”学科的研究目标是模拟、延伸和扩展“自然情感”(特别是人的情感)，其研究对象有“机器情感”与“情感机器”两方面。

人类社会经历了第一次浪潮（农业革命）和第二次浪潮（工业革命）之后，正在展开声势浩大的第三次浪潮——信息革命。信息革命主要包括信息生产和信息处理两个方面。在信息革命时期，科学技术各学科专业的迅速分化和社会生产各行业分工的日趋细化，各种科学技术的大量产生，形成了“信息爆炸”的局面，信息处理方面的发展水平逐步成为信息革命发展的瓶颈，社会在信息处理方面一旦取得重要成果往往会引发和促进整个人类社会在经济、政治和文化领域的深刻变革，因此计算机技术的发展水平可以看作是信息革命浪潮的中心线索，人工智能（包括人工情感）的发展水平又可以看作是计算机发展的核心内容。

科学技术发展的需要

21世纪，科学技术正在步步逼近自然界的各种“极限”，超高温、超低温、超真空、超导、超强磁场、彻底失重等研究已经取得了很大进展。工业革命有力地促进了各独立学科的专业化发展，信息革命促进了各学科朝着综合性、交叉性、极限性、特异性、精确性的方向发展。当代科学技术发展形成的思维方式存在如下特点：从绝对走向相对；从单义性走向多义性；从精确走向模糊；从因果性走向偶然性；从确定走向不确定；从可逆性走向不可逆性；从分析方法走向系统方法；从定域论走向场论；从时空分离走向时空统一。这些崭新的思维方式既有助于人们对于自然现象进行深入的、广泛的、系统的研究，也有助于人们对于社会现象的研究，从而有利于社会科学的发展，有利于自然科学与社会科学的融合。尽管如此，科学技术对于人脑自身的研究却举步维艰，虽然人们在生命科学（如生物技术、遗传工程等）上不断取得进展，并在物理层次和生理层次上对于人脑内部结构的认识也不断深入，但是，对于人脑各组成部分的功能特性及其逻辑关系的认识却始终是模糊的。计算机科学的发展经历了算术运算、数学运算、逻辑推理、专家系统和模式识别等五个发展阶段，在人工智能的认知领域已经取得了显著的成果，但在人工智能的情感领域却收获甚微。情感是人类智能的重要组成部分，也是生命科学的重要组成部分，没有情感的智能是残缺不全的，不解决“人工情感”的理论问题，生命科学中的许多理论问题将无法解决。20世纪的智能计算机只包含了反映理性思维的“脑”，那么，人工情感将使其增添了具有感性思维的“心”，在人工智能理论框架下产生了一个质的进步，从广度上讲它扩展并包容了智能，从深度上讲体现了一种更高层次的智能。人工情感又是一门高度综合性的科学，广泛涉及哲学、生理学、心理学、生物学、思维科学、社会学、计算机、医学等多门学科，情感理论的发展状态将会对这些学科的发展状态产生重要的影响，情感理论的发展如果受到制约，必然会对这些学科的发展产生严重制约。

计算机应用扩展的需要

21世纪，计算机在人工智能方面已经取得了突出的成就，能够在算术运算、数学运算、逻辑推理、专家系统和模式识别等方面出色地完成人所赋予的许多工作任务。然而，这远远不够，人们期待着计算机在替代、帮助、补偿和强化人类劳动的众多方面应该有更多、更好的作为。

一是要建立和谐而自然的人机界面。如今人类生活已经无法离开计算机了，在计算机不断升级的同时，人与计算机之间的交互方式却没有什么明显的改变，基本上是借助于键盘、鼠标等被动式的中介手段，计算机无法理解和适应人的情绪或心境。人们相互之间的沟通与交流是自然而富有感情的，计算机如果没有情感能力，就很难指望它具有类似人一样的高层次智能，也很难期望人机交互真正实现和谐与自然。

二是要进一步提高计算机自身运行的速度和效率。大家都知道，一方面计算机对于一些非常复杂而繁琐的问题能够轻松而快速地解决，其运转速度、记忆容量和计算准确率等是任何人都无法跟它相比的，另一方面对于一些非常简单而直观的常识性问题却无所作为，智力远不如一个三岁儿童，这主要是因为人脑能够在情感的引导下，按照某些“价值特性参量”（如重要性、紧迫性、倾向性、经验性和关联性等）来生产、筛选、组织和使用信息，从而可以简化过程，节约资源，加快速度，减少差错。由此可见，人工情感有一个非常重要而往往容易被人们所忽略的作用，那就是提高计算机自身所有资源的效率和速度。

三是要使计算机的运行具有更多的自主性和创造性。截止2014年的智能机器人都是在人的严格控制之下，在特定的时间和特定的顺序完成所有规定的程序或动作，没有任何自主性和创造性。情感的赋予就能够使机器人以既定的“价值目标”为行为方向，以内设的“知情意系统”为价值计算依据，再根据自然环境和人文环境确定边界条件，选定情感和意志的动力特性参数，就可以主动地、创造性地确定和调整“整体规划、行为方案和具体动作”，然后对行为的最终结果进行价值评价，以便及时地修正“知情意系统”，达到总结经验和吸取教训的目的。由此可见，情感是人具有自主性和创造性的内在原因，是人与机器人的根本差别之所在。

社会生产力发展的需要

人类进入信息社会后，信息的“爆炸”使社会生产力出现了突飞猛进的发展，同时信息的传播速度、处理速度、运算正确率、存贮容量、检索速度等越来越赶不上社会生产力的发展需要，从而使信息的处理手段的发展水平逐渐成为社会生产力持续快速发展的决定性因素。21世纪计算机的人工智能水平已经达到了一个空前的高度，许多方面已经大大超过了人脑的智能水平，可供进一步发展的空间已经越来越狭小，人们急需寻找一个新的突破口，来实现人工智能的又一次历史性飞跃，以满足社会生产力对于信息处理手段不断增长的需要。显然，发展人工情感是实现人工智能水平质的飞跃的重要途径，也是社会生产力形成新的跨跃的重要途径。总之，计算机的出现揭开了人类社会第三次伟大浪潮——信息革命的序幕，人工情感的出现将把这次伟大浪潮推向一个全新的发展阶段。

人工情感的历史必然性

事实上，情感是智能的一部分，而不是与智能相分离的，它是一种特殊的智能，意志是一种特殊情感，因而也是一种特殊智能，我既然能够实现狭义智能的人工化，就必然能够实现广义智能的（即情感和意志）的人工化。数学是人们认识事物的一种重要手段，其目的在于帮助人们更加客观、更加精确地认识事物，世界上没有任何事物是不能认识的，也没有任何事物不能进行客观和精确地进行认识，只要数学理论足够发达，对于客观事物的本质特性和内在规律性能够充分了解，任何模糊的、不确定的、边界性的、突变的、特性化的、抽象的事物都可以相应地采用模糊的、概率的、边界的、突变的、具体的数学理论进行分析。我们既不能被情感的多变性、模糊性和主观随意性所迷惑，把情感与认知的差别绝对化和神秘化，把情感看作是神秘莫测的东西，也不要把情感和意志简单地与智能混为一谈；既要看到实现人工情感的现实艰难性，也要看到实现人工情感的历史必然性。

根据上述“人工情感”学科的研究目标和对象，其主要研究内容。

（1）情感识别(Emotion Recognition)

研究如何从二维或三维的、人或动物的表情、姿态、声音、语言、动作、行为的情感图象和模式中识别情感 (如：喜、怒、哀、乐，爱、恨、恩、仇等)的机器情感识别理论、方法和技术。

（2）情感度量(Emotion Measurement)

研究如何度量人工情感的深度和强度的,定性和定量的情感度量的理论模型、指标体系、计算方法、测量技术。如：模糊情感度量方法和技术、概率情感度量方法和技术。

（3）情感理解(Emotion Understanding)

在“情感识别”与“情感度量”的基础上，进一步研究如何从情感图象和模式中，挖掘和发现深层的细致的情感含意的机器情感理解理论、方法和技术。

（4）情感表达(Emotion Representation)

研究如何在计算机或机器人中表达情感模式(如：喜、怒、哀、乐，爱、恨、恩、仇等方面的表情、姿态、声音、语言、动作、行为等)的机器情感表达理论、方法和技术。

（5）情感生成(Emotion Generation)

在“情感表达”基础上，进一步研究如何在计算机或机器人中，模拟或生成情感模式，开发虚拟或实体的情感机器人或具有人工情感的计算机及其应用系统的机器情感生成理论、方法和技术。

（6）情感处理(Emotion Processing)

研究多媒体、多模式人工情感信息处理和利用的理论方法和技术。如情感信息的获取、变换、加工、融合、推理和利用等。

（7）情感控制(Emotion control)

研究“情感控制”的理论方法和技术,即如何利用人工情感进行系统的控制与调节,设计和建造具有人工情感的控制与调节系统。另一方面要研究“控制情感”问题, 即如何对人工情感的强度和深度进行调节与控制的理论方法和技术。

（8）情感通信(Emotion communication)

研究多媒体、多模式人工情感信息的宽带通信与双向交流的理论方法和技术。如多模式、多媒体宽带情感信息的发送、传输、压缩、接受的理论方法和技术。

情感通信是一种双向、互动式的通信方式，情感通信的特点是在通信过程中体现了情感交流，友好的情感交流可使通信双方合作顺利，敌对的情感交流可使合作失败。

目前的“人工情感”理论中主要存在如下唯心主义和形而上学的哲学错误，必须进行深刻的反思：

唯心主义错误

“人工情感”理论以唯心主义的观点来看待情感的哲学本质，把情感与它所对应的客观存在割裂开来，局限于在主观范畴内来分析情感现象与情感规律。唯心主义者常常把主观与客观割裂开来，它否认，任何主观意识都产生于客观存在，都是人脑对某一种客观存在的反映，那怕有时是一种不真实的、不正确的、不全面的、甚至是颠倒的反映；它不知道，要认识一种主观意识的哲学本质必须从它所反映的客观存在中找答案，要分析一种主观意识的变化规律性应该从它所反映的客观存在的规律性上着手；它不知道，情感作为人脑的一种主观心理活动，必然对应着某一种客观存在，必然是人脑对某一种客观存在的主观反映；它在分析情感现象与情感规律时，总是试图在“需要”、“欲望”、“体验”、“态度”等主观心理范畴内找答案，而不能从其所反应的客观存在中找答案。统一价值论认为：任何主观意识总会有某一客观存在与之相对应；情感作为一种特殊的主观心理活动，反映了一种特殊的客观存在——人与事物之间的价值关系，情感与价值的关系在本质上就是主观与客观的关系。在发现了情感与价值的对应关系之后，人们就可以跳出“用主观意识来解释主观意识”的圈子，从价值现象与价值规律的角度来分析情感现象与情感规律。这样一来，神秘莫测的“人工情感”就立即转化为切实可行的“价值计算”，人文科学的情感理论就立即转化为自然科学的数理情感学，情感数学模型以及情感内部逻辑系统的建立，为情感机器人的研制奠定了坚实的理论基础。

形而上学的表面性错误

“人工情感”理论以形而上学的表面性观点来看待情感的客观内容，混淆了情感的客观内容与其表现形式的本质区别，它认为人工情感的核心就是对情感所激发的生理指标的计算。形而上学的表面性观点总是倾向于从事物的表现形式（或外部现象）来认识事物。它否认，事物的表现形式与其客观内容有着本质的区别，事物的表现形式通常只能片面地、不准确地、不稳定地反映事物的客观内容；它总是把情感的表现形式当作情感的客观内容本身。情感的感受强度、表达强度和生理唤醒指标等三个方面都是反映了情感在感受、作用和表达过程中所体现的生理指标，都属于情感的主观表现形式，而不是情感所反映的客观内容。情感所反映的客观内容就是主体所拥有的价值关系或利益关系及其变化，对于情感表现形式所激发的生理指标的计算，只能反映情感的表面形式，而不能反映情感的客观内容，只有对情感所反映的客观内容——价值关系进行计算，才能客观地、准确地、全面地反映情感运行的真实状态。

形而上学的孤立性错误

“人工情感”理论以形而上学的孤立性观点来看待情感的运行程序，把情感与认知及意志割裂开来，认为情感是独立运行的，与人的认知过程和意志过程无关。形而上学的孤立性观点总是倾向于根据事物本身的运动与变化情况来认识该事物，而不是根据事物与其它事物的相互联系与相互影响上来认识该事物。他们只看到了情感对于人的活动的影响与制约作用，往往看不到情感与认知、意志的相互联系与相互影响。人为了生存和发展就必须首先感知和了解各种事物的事实关系，其次要掌握这些事物对于人的价值关系，第三要掌握人的每个反作用于这些事物的生产行为或生活行为的价值关系，并且判断、选择、组织和实施一个最佳的行动方案。第一步由认知活动来完成，第二步由情感活动来完成，第三步由意志活动来完成，因此从认知到情感，再从情感到意志，是一条基本的、不可分割的人类自控行为的流水线。 由此看来，仅仅进行狭义的、孤立的人工情感，仍然不能解决人的心智活动的全部计算问题，还需要实施对意志的计算，并实施对知情意的交互计算。由于意志是一种特殊情感，因此意志计算以及知情意的交互计算都是广义的人工情感。

形而上学的片面性错误

“人工情感”理论以形而上学的片面性观点看待情感的客观目的，认为 “人工情感”的研究主要是基于两个现实目的：一是建立和谐的人机交互环境，使计算机或机器人具有良好的人机界面，以降低使用者的劳动强度，提高使用者的工作效率，解放人的双手；二是制作可穿戴式的计算机，以替代、补偿与增强人的辅助感知功能和行为功能，特别是帮助提高残疾人的感知功能和行为功能。然而，事实上，科学的人工情感和广义的人工智能对于人的生存与发展还有几个更为重要的意义被人们忽略了：提高思维的效率和速度、自主地确定和调整行为方案、直接参与社会事务和人际交往、开展自主创造性活动。

计算机理论界所开展的针对各种生理指标方面的“人工情感”方法，主要存在如下危机根本无法解决：

（1）要建立情感的识别系统和表达系统，就必须对情感的基本类型进行划分，以确立情感的基本模态。然而，情感的基本类型究竟应该根据什么原则和标准来划分，有何理论根据？

（2）对于同一类型情感，无论是情感感受强度，还是情感表达强度和情感生理唤醒程度，都可以采用不同的生理指标进行计算和测量，究竟应该选用哪一个生理指标为主要尺度呢？

（3）对于同一类型情感采用同一个生理指标进行测量和计算时，由于受到许多环境因素、人体其它生理因素和精神因素的影响，其测量值的差异性和波动性如何消除。

（4）不同的情感类型所产生的不同生理指标之间往往没有通约性，那么，不同类型的情感之间如何进行相互比较和统一度量？

（5）人的情感内容和感情方式是丰富的，各种情感之间相互渗透、相互作用、相互转化，往往有着相当复杂而且变化频繁的关系，那么对于情感的计算就需要真正天文数字般的情感数据资源库，还需要海量的计算模型与计算工作量，而人脑为何并不需要？

（6）有些复杂而微妙的情感，如怀疑、犹豫、迷茫、怜悯、尴尬、自我表现等，其生理指标的变化往往微弱而且短暂，对于它们的计算和测量如何进行？

（7）有些情感（如“对敌人的仇恨”与“对亲人的生气”）往往具有相同或相近的生理指标，但两者所表达的价值内涵往往相差很大，如何进行区别？

（8）情感的感受强度和表达强度与各种生理指标的变化量度通常不是成线性函数关系，大部分都是呈非线性的、不连续的、模糊的、概率性的、波动的函数关系，因此采用生理指标的变化量来计算情感的感受强度和表达强度，如何消除其误差性和不确定性。

（9）假如能够计算出人的情感感受强度、表达强度和生理唤醒程度，这些计算值又代表了什么样的客观价值意义？如何使电脑或机器人具有和谐、友好、灵活的人机界面？总之，对于情感的感受强度、表达强度和生理唤醒指标的计算实际上只是对于情感的表面形式的计算，而不是对于情感的客观内容的计算，因此不可能实现真正意义的“人工情感”。

为了实现用人工的方法和技术来模仿、延伸和扩展人的情感的目的，就必须首先建立情感的数学模型，实现对情感的内部逻辑关系及其运动变化进行严密的逻辑推理与精确的数学运算。然而，针对情感能否进行精确计算和人工化，理论界存在激烈的争论，具体体现在三个方面。

可能性与不可能性

一种观点认为，人的情感如同人的智能一样是可以进行计算，并在此基础上可以实现情感的人工化或数字化。协同学领袖哈肯曾经预言，“从长远的观点看，有希望制造出以自组织方式执行程序的协同计算机来模拟人类智能”，他系统阐述了他的脑活动和认知的协同学研究结果。另一种观点认为，情感具有不可计算性，人工情感是不可能实现的。他们认为，有些问题是可计算的，即对于这些问题存在可解的算法；但是还有一些问题不是可计算的，即对于这些问题不存在可解的算法。例如，停机问题是不可计算的，程序验证问题是不可计算的，检查一个图灵机是否接受一个给定的输入符号串是不可计算的，“波斯特对应问题”是不可计算的，等等。他们认为，认知的本质是计算，无论是人脑还是计算机，都是操作、处理符号的形式系统，而信息的收集、存储和处理的过程都是算法可计算的，因此认知和智能的任何活动都是图灵意义上的算法可计算的。与现代计算机不同，大脑不是一种通用图灵机，大脑的每一部分都是特异化的，并且是在相互作用中完成整体心智活动的，体现出一种内在的、依存性的、整体自涌现的形式，难以难以计算。哥德尔严格区分了心、脑和计算机的功能，他认为，心脑同一论是我们时代的偏见，心的可计算主义是应当批判的，假定存在超过人心的机器我们能证明吗？托尼·霍尔说：“大脑思维和计算机算法，乍一想这两者有相似性，但我们对大脑了解得非常少，基本结构都远远没有弄清楚。机器是不可能取代大脑的。”他说，比如编程，人的灵感机器没有，机器只能用来排错，机器只是助手。他们认为，欲望、情感和意志是具有主体意识的人类本身专有的，一旦它们脱离人就不存在了或者说变成假的了，情感只有是真时才能起作用，不可想象一台机器会自发地产生那些根本不属于它的特性；情感是不能制造的，模拟永远是假的；情感与人的社会性需求密切相关，电脑不具有任何社会性需求，因而不可能具有真正的情感，具有人类情感的电脑就象永动机一样永远不会实现，除非它具有独立意志。

必要性与不必要性

一种观点认为，人工智能基础理论已经处于相对停滞的状态，人工情感是人工智能必须面对的课题，是人工智能进一步发展的瓶颈，人机界面的人性化、程序运行的自主化、智能资源的效率化等都需要立即解决情感的可计算问题，解决人工情感的一系列基础理论问题和具体技术问题，人工情感已经具有了很迫切的社会需要。另一种观点认为，人工情感是科学研究上一种多余的“奢侈”。人类思维是一个巨大的系统工程，其基本的流程至今还没有完全研究清楚，很多内容甚至不能用语言表达，但肯定不会像二进制那样简单。人脑含有大约1000亿个神经元，每个神经元还有大约1万个连接，在如此复杂且高效的系统中，信息的处理远非人类想像得那么简单，情感型电脑对硬件和软件有着特殊的要求，人类在21世纪时的技术手段和思维高度远没有达到要求，对情感进行计算几乎是不可能的，即使能够部分做到，也将会付出高昂的代价，人机交互技术水平已经基本满足了人们的要求，指望某一种技术使得智能化或是交互形式在便捷性上有巨大的发展，基本上是不现实的，也是没有必要的。这种观点还认为，还没有形成对于情感计算机强烈的社会需求，如果技术的高度超过了社会的需求，其结果要么是技术本身被人们所遗弃，要么是技术的存在使人类的本性退化。智能化的最终目的是延伸人的控制力，但智能化似乎进入了绝对化的发展空间，大多数研究人员忽视了两个关键问题——智能化的效果和智能化的成本。技术的成本确实是一个无法回避的问题，“如果智能化的成本在某一时刻超过了人力资本，那么还会有谁去用智能设备呢？”

现实性与非现实性

一种观点认为，人工情感是即将到来的现实。克里克认为：“现在是可以用科学的方法研究意识的时候了，人的意识和精神活动完全由神经细胞、胶质细胞的行为和构成方式、以及影响它们的原子、离子和分子性质所决定，它们完全由物理化学规律支配”。生物计算机的出现，使人工情感变得越来越现实化，科学家发现了分子之间自发的组成具有计算能力的系统的方法，最可能成为生物计算机运算单元的是DNA（脱氧核糖核酸）或RNA（核糖核酸）。另一观点认为，人工情感是件遥远的事情。计算技术发展到今天，对大脑结构和思维本质的无知成了人工智能的“音障”，它们的阻力像激波一样难以突破。21世纪初对于大脑如何工作还没有一个像样的理论基础，里克·雷斯特认为，大脑太复杂了，没有人知道它怎么活动，谈不上模拟大脑的算法，“假设有可以模拟大脑算法的机器，这样的机器有智能和意识吗”。 张亚勤和微软亚洲研究院的两位副院长张宏江、沈向洋在合写的文章中说，一些科学家提出，“人类思维的规则几乎是不可能被完全破译的，所以机器所能够接受的永远都只是残缺不全的‘人的智能’，再强大的机器也不可能再现人类思维的复杂机制。” 由于大脑结构的复杂性、意识的复杂性、认知过程的复杂性、常识知识结构的复杂性等等，也由于意识最重要特征是它的意向性、自明性或自指性，彭罗斯认为这些特征显然是超越逻辑的，是超越算法的。人的情感思维与电脑的智能思维是两种完全不同的思维方式，电脑的最基本构成是处理器、内存和总线结构，它们只能对电路的开关作出反应和发生作用，这就决定了电脑的“思维”方式的有限性；电脑不存在意识，没有心理平衡问题，无法建立主体价值观，不能自动对所有的感受进行过滤，以便处理有用和必要的事情；人脑绝不是单纯处理0和1的装置，它直接接受和处理模拟信号，它的记忆是经验块堆的建立、关联和组合，如果电脑实现人脑功能，它必须在结构和工作机理上彻底翻新；人不会制造完美，大自然则能，人脑是目前物质的最高实现形式，人类只能实现人脑与电脑的交互，根本不可能制造具有真正的人脑思维方式的电脑；人是感性和理性的矛盾统一体，未来电脑可以让我们的社会数字化，但我们却难以让它感性化。总之，电脑距我们人脑还有遥远的距离，中间似乎隔着许多不可逾越的鸿沟。

人工情感包括三个方面：情感识别、情感表达与情感理解（或情感思维）。世界各国的科学家在情感识别与情感表达两个方面所取得的成果非常显著，但在情感理解或情感思维方面却收获甚微。其根本原因在于，到目前为止，没有一个科学家能够真正了解情感的哲学本质及客观目的是什么，没有创立一个全新的、科学的、数学化的情感理论，没有建立一个真正的情感数学模型。

21世界初的人工智能实际上只是人工认知，它是狭义的人工智能。知、情、意是人类三种基本的思维形式，那么广义的人工智能应该包括人工认知、人工情感和人工意志三个方面，因此要想由狭义的人工智能朝向广义的人工智能发展，就必须首先解决一系列有关情感的基本理论难题。计算机的人工智能水平在经历了一段时间的突飞猛进之后，如今已经接近了它的理论上的发展极限，显然，不解决深层次的、哲学层面上的理论难题，要想研究真正意义的情感机器人是绝对不可能的。概括起来，人工情感主要存在四个方面的理论难题：

难题之一：情感的哲学本质是什么

在不了解情感本质的前提下，来研究人工情感就是盲目的。情感是人类的一种主观意识，它必然是人脑对于某一种客观存在的主观反映，这种客观存在就是“价值”（或利益），情感与价值的关系就是主观与客观的关系，因此情感的哲学本质就是人脑对于事物价值特性的一种主观反映，情感的思维实际上就是人脑对于“价值”的思维，对于情感的计算实际上就是对于价值的计算。而21世纪初所有人工情感的研究者们都不知道这一点，他们总是试图通过测量和计算情感产生过程的各种生理指标（如心率、血压、脑电波、呼吸、瞳孔直径、激素分泌、血液成份等）的变化数据来确定情感强度的变化情况，来研究情感的变化规律，其结果必然是：“在主观范围内绕圈子，在表面形式上打循环”。情感是人脑对于事物价值特征的主观反映，其客观目的在于引导人更好地识别价值、消费价值、创造价值和表达价值，因此情感识别实际上就是价值识别，情感表达实际上就是价值表达，情感计算实际上就是价值计算。

难题之二：情感的主要功能是什么

21世纪初的人工情感研究者们只知道情感的功能作用在于使人或机器更具有“人情味”、更友好、更容易形成自然而亲切的人与机交互，营造真正和谐的人机环境。事实是，情感的功能远非如此！情感除了帮助建立机器人的人性化界面，还能够有效地提高思维的效率与速度，而且，情感还有一个更重要的功能，那就是：情感是人的行为灵活性、决策自主性和思维创造性的根本来源。智能机器人主要的缺陷在于：只能按照人预先编制的程序进行动作，不能自主地确立和调整价值目标，不能创造性地制订和修改总体规划及行为方案，不能总结经验和吸取教训。智能机器人一旦具有了情感，就能够以“达到既定的意志目标”为行为方向，以内设的“价值观系统（或情感系统）、认知系统和意志系统”为价值计算依据，以“实现最大价值率”为行为准则，建立一系列价值计算的函数关系式或约束方程式，再根据机器人所处的自然环境和人文社会环境确定若干个边界条件，选定情感和意志的动力特性参数，就可以主动地、创造性地调整“整体规划、行为方案和具体动作”，然后对行为的最终结果进行价值评价，以便及时地修正价值观系统（或情感系统）、认知系统和意志系统，达到总结经验和吸取教训的目的。

难题之三：情感的内在逻辑程序是什么

21世纪初，人工情感的研究者们完全不了解情感运行的内在逻辑程序，只知道人在进行情感反应时各种生理指标的变化数据。事实上，人在进行情感表达、情感识别和情感思维过程中，遵循着特定的逻辑程序。情感表达的逻辑程序大致是：人通过感觉器官接收刺激信号，大脑就会把以前存储在“价值观系统”中该事物的“主观价值率”提取出来，与自身的“中值价值率”进行比较、判断和计算。当前者大于后者时，就会在大脑中的边缘系统（该组织决定着情感的正负）的“奖励区域”产生正向的情感反映（如满意、自豪）；当前者小于后者时，就会在大脑中的边缘系统的“惩罚区域”产生负向的情感反映（如失望、惭愧）。大脑然后对价值的目标指向、变化方式、变化时态、对方的利益相关性等进行判断，从而确定和选择情感表达的基本模式。此外，情感识别、情感计算与情感调控也遵循着特定的逻辑程序。如果不了解情感运行的内在逻辑程序，就不可能研制出真正意义的情感机器人。

难题之四：情感的数学模型是什么

目前的情感理论仅仅是心理学的一个分支，它有着高度的主观性与模糊性，不具备客观性与精确性，无法建立科学的情感数学模型。21世纪初的心理学没有建立任何的情感数学模型，也不知道情感的数学变化规律。显然，要实现情感的数字化，就必须首先建立情感的数学模型。事实上，人的情感可以通过情感矩阵来进行描述，并可以进行情感的交集运算与并集运算，情感强度的变化有着特定的数学规律。情感是人脑对于事物价值特性的主观反映，虽然，事物的“价值率高差”在根本上决定着人的情感强度，但在一般情况下，情感强度并不与事物的价值率高差成正比，而是一种特殊的指数函数关系。

正是因为上述的四大理论难题没有解决，在根本上决定了情感机器人的发展局限性。目前各国所声称拥有情感的机器人，最多只能模拟人的某些情感表达方式，并进行一些简单的情感识别，不可能具有真正意义上的内在情感思维，这只是情感机器人的低级阶段。

日本的感性工学

日本已经形成举国研究“感性工学”的高潮。1996年日本文部省就以国家重点基金的方式开始支持“情感信息的信息学、心理学研究”的重大研究课题，参加该项目的有十几个大学和研究单位，主要目的是把情感信息的研究从心理学角度过渡到心理学、信息科学等相关学科的交叉融合。每年都有日本感性工学全国大会召开。与此同时，一向注重经济利益的日本，在感性工学产业化方面取得了很大成功。日本各大公司竞相开发、研究、生产了所谓的个人机器人（Personal Robot）产品系列。其中，以SONY公司的AIBO机器狗（已经生产6万只，获益近10亿美元）和QRIO型以及SDR－4X型情感机器人为典型代表。日本新开发的情感机器人取名“小IF”，可从对方的声音中发现感情的微妙变化，然后通过自己表情的变化在对话时表达喜怒哀乐，还能通过对话模仿对方的性格和癖好。

美国的情感计算

美国MIT展开了对“情感计算”的研究，IBM公司开始实施“蓝眼计划”和开发“情感鼠标”；2008年4月美国麻省理工学院的科学家们展示了他们最新开发出的情感机器人“Nexi”，该机器人不仅能理解人的语言，还能够对不同语言做出相应的喜怒哀乐反应，还能够通过转动和睁闭眼睛、皱眉、张嘴、打手势等形式表达其丰富的情感。这款机器人完全可以根据人面部表情的变化来做出相应的反应。它的眼睛中装备有CCD(电荷耦合器件)摄像机，这使得机器人在看到与它交流的人之后就会立即确定房间的亮度并观察与其交流者的表情变化。

欧洲的情感信息处理

欧洲国家也在积极地对情感信息处理技术（表情识别、情感信息测量、可穿戴计算等）进行研究。欧洲许多大学成立了情感与智能关系的研究小组。其中比较著名的有：日内瓦大学 Klaus Soberer领导的情绪研究实验室。布鲁塞尔自由大学的D. Canamero领导的情绪机器人研究小组以及英国伯明翰大学的A. Sloman领导的 Cognition and Affect Project。在市场应用方面，德国Mehrdad Jaladi-Soli等人在2001年提出了基于EMBASSI系统的多模型购物助手。EMBASSI是由德国教育及研究部（BMBF）资助并由20多个大学和公司共同参与的，以考虑消费者心理和环境需求为研究目标的网络型电子商务系统。英国科学家已研发出名为“灵犀机器人”（Heart Robot）的新型机器人，这是一种弹性塑胶玩偶，其左侧可以看到一个红色的“心”，而它的心脏跳动频率可以变化，通过程式设计的方式，让机器人可对声音、碰触与附近的移动产生反应。

我国机器人的研究始于20世纪70年代后期，863计划就将机器人技术作为一个重要的发展主题，国家投入几个亿的资金开始了机器人研究。中科院沈阳自动化所、原机械部的北京自动化所、哈尔滨工业大学、北京航空航天大学、清华大学、中科院北京自动化所、北京科学大学等单位都做了非常重要的研究工作，代表性产品有工业机器人、水下机器人、空间机器人、核工业机器人。

我国对人工情感和认知的理论和技术的研究始于20世纪90年代，大部分研究工作是针对人工情感单元理论与技术的实现。北京科技大学教授、中国人工智能学会人工心理与人工情感专业委员会主任王志良教授首先提出了”人工心理“的概念，北京邮电大学钟义信教授提出了”意识机模型“。哈尔滨工业大学研究多功能感知机，主要包括表情识别、人脸识别、人脸检测与跟踪、手语识别、手语会成、表情合成、唇读等内容，并与海尔公司合作研究服务机器人。清华大学进行了基于人工情感的机器人控制体系结构的研究。北京交通大学进行多功能感知机和情感计算的融合研究。中国科学院自动比研究所主要研究基于生物特征的身份验证。中科院心理学所、生物所主要注重情绪心理学与生理学关系的研究。中国科技大学开展了基于内容的交互式感性图像检索的研究。中国科学院软件所主要研究智能用户界面。浙江大学研究虚拟人物及情绪系统构造等。

我国国内开展的研究项目主要有：“脸部运动编码系统”可应用于人脸表情的自动识别与合成；“MPEG-4 V2视觉标准”可以组合多种表情以模拟混合表情；针对人的肢体运动而设计的“运动和身体信息捕获设备”；基于生物特征的“身份验证系统”；“语调表情构造系统”根据语音的时间、振幅、基频和共振峰等，寻找不同情感信号特征的构造特点和分布规律；“可穿戴式计算机”可用于增强和补偿人的感知功能。

情感情感的产生与运行是一个非常复杂的过程，情感机器人的研发必须建立在科学的情感理论的基础之上，才是现实的，没有一个全新的科学的情感理论作指导，要研发真正意义上的情感机器人是不可能的。这种全新的情感理论必须突破心理学的局限，也必须突破社会科学的局限，成为一门独立的、横跨自然科学与社会科学的交叉性科学理论，其根本目的在于：情感数字化。这种全新的情感理论就是“数理情感学”，它以“统一价值论”为理论前提，采用数理逻辑方法分析情感现象与情感规律的科学。

归纳起来，“统一价值论”与“数理情感学”主要通过如下步骤共同完成情感机器人和人工情感的理论框架。

统一价值论、建立价值的数学模型

①改造物理学的“耗散结构论”，创立“统一能量价值论”，从物理学角度重新定义“价值”概念（即广义有序化能量），确立“价值以能量为核心”的基本理念，使价值理论全面建立在自然科学的基础之上；

②改造达尔文的“生物进化论”，创立“统一价值进化论”，全面揭示价值从低级形式向高级形式不断进化的表现方式与进化程序，揭示各种价值之间的内在逻辑关系与数学关系；

③改造社会科学各领域的“学科价值论”（包括价值哲学、价值经济学、政治经济学、价值工程学等），创立“统一使用价值论”与“统一劳动价值论”，实现各种使用价值、过渡性价值（包括劳动价值），从而使所有价值都有着统一而稳定的度量标准或度量尺度：能量尺度（焦耳）；

④改造“社会行为学”，创立“统一行为价值论”，推导出“广义价值规律”：事物的价值率围绕于主体的中值价值率上下波动；

⑤改造香农的“信息论”，创立“统一信息价值论”，推导出“价值三大定律”，即：价值守恒定律，价值源泉定律，价值转化定律；

⑥改造现代经济学、现代政治学、现代文化学等，创立“统一经济价值论”、“统一政治价值论”与“统一文化价值论”，全面揭示各种经济事物、政治事物与文化事物之间的内在逻辑关系与数学关系。

数理情感学、建立情感的数学模型

①改造现代“主观情感学”，创立“客观情感学”，确立”情感以价值为核心“的基本理念，深刻揭示情感的哲学本质就是“人脑对于价值关系的主观反映”，情感与价值的关系在本质就是主观与客观的关系。

②改造“生物进化论”，创立“情感进化论”，全面揭示情感从低级形式向高级形式不断进化的表现方式与进化程序，揭示各种情感之间的内在逻辑关系与数学关系；

③改造“主观心理学”，创立”客观心理学“，全面阐述人的感（即感觉）、知（即认知）、情（即情感）、意（即意志）是人类心理活动的三种基本形式，分别是对存在关系、事实关系、价值关系和自身行为关系的一种主观反映，人的感觉主要解决”有什么“的问题，认知主要解决”是什么“的问题，情感主要解决”有何用“的问题，意志主要解决”怎么办“的问题，事实关系是一种特殊的存在关系，价值关系是一种特殊的事实关系，自身行为关系是一种特殊的价值关系，认知是一种特殊的感觉，情感是一种特殊的认知，意志又是一种特殊的情感；

④阐述价值观与情感的客观目的、数学定义与运算模型。情感与价值观的哲学本质都是“人脑对于事物价值关系的一种主观反映”，其中，情感是对事物价值特性的间接性和相对性反映，而价值观是对事物价值特性的直接性和绝对性反映；价值观的客观目的在于识别“事物的价值率”，可以采用所有不同事物的价值率所组成的数学矩阵来描述一个人的价值观系统（即W={ωi×j}m×n）；情感的客观目的在于识别“事物的价值率高差”，可以采用所有不同事物的价值率高差所组成的数学矩阵来描述一个人的情感系统（即M={μi×j}m×n）；情感矩阵与相应的作用系数矩阵一起，可以进行并集运算与交集运算；

⑤推导出”情感强度三大定律“

情感强度第一定律：情感强度与事物的价值率高差的对数成正比，即: μ＝Ｋmlog（１＋ΔＰ），其中，Ｋm为情感强度系数，ΔＰ为价值率高差，μ为情感强度。

情感强度第二定律（即边际情感强度衰减定律）：人对事物的情感强度随着人对该事物的消费速度或作用规模（或价值投入总量）的增长而下降。

情感强度第三定律（即情感强度时间衰减定律）：情感强度与持续时间成负指数函数关系，即：μ=μoexp(-Kt*T) ，其中，μ为情感强度，μo为初始情感强度，kt为衰减系数，T为持续时间。

真正意义的情感机器人不是简单地、机械地、表面地模拟人的某些情感表达和情感识别，而是具有与人类相同的情感思维，情感机器人制造的主要通过如下技术线路来完成。

建立感觉系统

感觉系统主要包括感受器、编码器、传送通道和知觉器等四个组成部分。

研究目标：编制感觉系统软件

建立认知系统

认知系统由事物分析器、事物综合器、事物合并计算器、事物数据库等组成。

研究目标：编制认知系统软件

建立情感识别系统

情感识别系统由情感识别器、情感分析器、情感综合器、需要数据库、情感数据库、价值观数据库、价情转换器、合并情感计算器、合并价值观计算器等组成。

研究目标：编制情感识别软件、制作相关的情感识别硬件。

建立情感表达系统

情感表达系统由情感表达器、情感分析器、情感分解器、需要数据库、情感数据库、价值观数据库、价情转换器、合并情感分解器、合并价值观分解器等组成。

研究目标：编制情感表达软件、制作相关的情感表达硬件。

建立情感运算系统即情感思维系统

情感运算系统由价值分析器、价值率计算器、价值综合器、需要数据库、情感数据库、价值观数据库、价情转换器、合并情感计算器、合并价值观计算器等组成。

研究目标：编制情感运算软件、制作相关的情感运算硬件。

建立意志运算系统即行为设计系统

意志运算系统由行为分析器、行为价值率计算器、行为综合器、行为规模数据库、意志数据库、行为价值观数据库、价意与意价转换器、合并意志计算器、合并行为价值观计算器等组成。。

研究目标：编制意志运算软件、制作相关的意志运算硬件。

建立行为驱动系统意志表达系统

行为驱动系统主要包括行为总控制器、行为编码器两个组成部分。行为总控制器是由比较 器、激发器、调控器、平衡器、排序器等组成。行为编码器是由超复杂行为编码器、复杂行为编码器、简单行为编码器、具体行为编码器等组成。

研究目标：编制意志表达软件、制作相关的意志表达硬件。

建立自我意识系统

自我意识系统是由自我感觉系统、自我认知系统、自我评价系统、自我中心系统等组成。

研究目标：编制自我意识系统软件

建立记忆系统

记忆系统是由感觉记忆器、认知记忆器、评价记忆器、意志记忆器、行为记忆器、综合记忆器等组成。

研究目标：编制记忆系统软件

建立注意系统

注意系统是由感觉注意器、认知注意器、评价注意器、行为注意器、综合注意器等组成，注意系统与记忆系统的逻辑过程正好相反。

研究目标：编制注意系统软件

建立感知情意交互系统

感知情意交互系统是由感觉系统、认知系统、评价系统、意志系统、行为驱动系统、自我意识系统、记忆系统、注意系统等组成。

研究目标：编制感知情意交互系统软件