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大數(shù)據(jù)文摘出品

來源：nature

編譯：趙吉克、馬莉、李雷、錢天培

AI面部情緒識(shí)別軟件鋪天蓋地，但心理學(xué)家對(duì)其根本假設(shè)就存有質(zhì)疑。

我們能否通過面部表情來識(shí)別情緒呢？

開心時(shí)眉開眼笑，生氣時(shí)眉頭緊皺，吃驚時(shí)瞪大眼睛。人類表達(dá)情緒的表情似乎雖不完全相同，卻也還算整齊劃一。

這不，許多AI也開始學(xué)習(xí)如何通過面部表情判斷對(duì)象的情緒。通過“觀看”一張張面部表情的照片，配上情緒的標(biāo)簽，AI就可以相當(dāng)準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)出一張從未出現(xiàn)在訓(xùn)練數(shù)據(jù)中的人臉的情緒。

然后，再回到最一開始的問題：通過面部表情識(shí)別情緒，這件事本身靠不靠譜呢？對(duì)于這個(gè)問題，心理學(xué)家們已經(jīng)爭(zhēng)論了近百年。

2018年，心理學(xué)家Rachael Jack和她的同事招募了80人參加一項(xiàng)有趣的測(cè)試。

測(cè)試者被展示成百上千張人臉。有的睜大眼睛，有的緊閉雙唇。有些人眼睛緊閉，臉頰抬高，嘴巴張開。面對(duì)每個(gè)面孔，他們必須回答這個(gè)簡(jiǎn)單的問題：Ta正在經(jīng)歷性高潮還是突發(fā)疼痛？

這一測(cè)試正式想要探討一個(gè)長(zhǎng)期存在且高度敏感的問題：面部表情能如實(shí)傳達(dá)情感嗎？

事實(shí)上，幾十年來，研究人員一直在問人們，他們?cè)趧e人臉上看到了什么情緒。研究涵蓋了來自不同國家的成年人和兒童，以及世界偏遠(yuǎn)地區(qū)的土著居民。

20世紀(jì)60年代和70年代，美國心理學(xué)家保羅·?？寺?Paul Ekman)進(jìn)行了一項(xiàng)頗具影響力的觀察，結(jié)果表明，在全世界范圍內(nèi)，人們都可以從面部表情相對(duì)準(zhǔn)確地推斷出情緒狀態(tài)——這似乎意味著情緒表情是普遍存在的。

這些思想在當(dāng)時(shí)沒有受到挑戰(zhàn)，但新生代心理學(xué)家和認(rèn)知科學(xué)家一直在重新審視這些數(shù)據(jù)，并對(duì)結(jié)論提出質(zhì)疑。許多研究人員認(rèn)為，現(xiàn)實(shí)圖景比描述的要復(fù)雜得多，而且面部表情在不同的語境和文化之間存在很大差異。例如，Jack的研究發(fā)現(xiàn)，盡管西方人和東亞人對(duì)臉部如何表現(xiàn)痛苦有相似的概念，但他們對(duì)快樂的表達(dá)有不同的看法。

研究人員對(duì)?？寺慕Y(jié)論有效性的分歧越來越大，但這場(chǎng)辯論并沒有阻止公司和政府接受他的說法，即面部表情是情緒的預(yù)言。例如，在諸多的西方法律體系中，解讀被告的情緒是公平審判的一部分。正如美國最高法院(US Supreme Court)法官安東尼?肯尼迪(Anthony Kennedy)在1992年所寫的那樣，這樣做對(duì)于“了解罪犯的內(nèi)心和思想”是必要的。

解碼情緒也是埃克曼為美國運(yùn)輸安全管理局(TSA)設(shè)計(jì)的培訓(xùn)項(xiàng)目的核心。項(xiàng)目名為SPOT(通過觀察技術(shù)對(duì)乘客進(jìn)行篩查)，目的是教會(huì)運(yùn)輸安全管理局的工作人員如何對(duì)乘客進(jìn)行監(jiān)控，以發(fā)現(xiàn)幾十種潛在的可疑跡象，這些跡象可能暗示著壓力、欺騙或恐懼。該項(xiàng)目于2007年推出，但它受到了科學(xué)家、美國國會(huì)議員和美國公民自由聯(lián)盟(American Civil Liberties Union)等組織的廣泛批評(píng)，稱它不準(zhǔn)確，存在種族偏見。

這樣的擔(dān)憂同樣適用于科技企業(yè)的行為。一些公司已經(jīng)開發(fā)了軟件來評(píng)估求職者的適合程度、檢測(cè)謊言、讓廣告更具吸引力，以及診斷從癡呆癥到抑郁癥的各種疾病。據(jù)估計(jì)，該行業(yè)的價(jià)值高達(dá)數(shù)百億美元。包括微軟(Microsoft)、IBM和亞馬遜(Amazon)在內(nèi)的科技巨頭，以及更多的專業(yè)公司，如馬薩諸塞州波士頓的艾里蒂瓦(affect tiva)和佛羅里達(dá)州邁阿密的神經(jīng)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)室(NeuroData Lab)，都提供了旨在從面部識(shí)別一個(gè)人的情緒的算法。

由于研究人員仍在爭(zhēng)論人們是否能真實(shí)有效地表達(dá)或感知情感，許多業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，讓電腦自動(dòng)表達(dá)情感還為時(shí)過早——尤其是在這項(xiàng)技術(shù)可能產(chǎn)生破壞性影響的情況下。紐約大學(xué)的研究中心AI Now研究所甚至呼吁禁止在招聘或執(zhí)法等敏感場(chǎng)合使用情緒識(shí)別技術(shù)。

俄亥俄州立大學(xué)哥倫布分校研究面部表情的阿歷克斯·馬丁內(nèi)斯(Aleix Martinez)說，即使是對(duì)人來說，面部表情也極難解讀。考慮到這一點(diǎn)，他說，對(duì)于自動(dòng)化的趨勢(shì)，“我們應(yīng)當(dāng)格外謹(jǐn)慎”。

人類表情或許“虛有其表”

人類的臉有43塊肌肉，可以拉伸、提升和扭曲成幾十種表情。盡管人類活動(dòng)范圍很廣，但科學(xué)家們長(zhǎng)期以來一直認(rèn)為，某些特定的表情傳達(dá)了特定的情感。

達(dá)爾文是推動(dòng)這一觀點(diǎn)的人之一。他1859年出版的《物種起源》一書，是艱苦野外工作的成果，是觀察方面的大師之作。而他的第二部最有影響力的作品，則是《人與動(dòng)物的情感表達(dá)》(1872)。

達(dá)爾文注意到，靈長(zhǎng)類動(dòng)物的面部表情看起來也有人類的情緒表達(dá)，比如厭惡或恐懼，并認(rèn)為這些表情一定具有某種適應(yīng)功能。例如，噘起嘴唇、皺起鼻子和瞇起眼睛——一種與厭惡有關(guān)的表情——可能是為了保護(hù)個(gè)體免受有害病原體的侵害。只有當(dāng)社交行為開始發(fā)展時(shí)，這些面部表情才會(huì)有更多的交流作用。

達(dá)爾文的情感專著中有大量的擺姿勢(shì)的表達(dá)，比如這些主題盡力模仿悲傷。

?？寺?0世紀(jì)60年代第一次進(jìn)行跨文化實(shí)地研究支持了這一假設(shè)。他測(cè)試了全世界范圍內(nèi)6種主要情緒的表達(dá)和感知——快樂、悲傷、憤怒、恐懼、驚訝和厭惡，這甚至包括了新幾內(nèi)亞的一個(gè)偏遠(yuǎn)地區(qū)。

?？寺嬖V《自然》雜志，他選擇這六種表達(dá)方式是出于實(shí)際原因。他說，有些情緒，如羞愧或內(nèi)疚，無法明確量化。“我關(guān)注的六種情緒確實(shí)有表達(dá)方式，這意味著它們是可以研究的。”

?？寺f，這些早期的研究證明了達(dá)爾文進(jìn)化論所期望的普遍性。后來的研究也支持了這一觀點(diǎn)，即某些面部表情可能具有適應(yīng)優(yōu)勢(shì)。

波士頓東北大學(xué)(Northeastern University)研究情緒的心理學(xué)家麗莎?費(fèi)爾德曼?巴雷特(Lisa Feldman Barrett)表示:“長(zhǎng)期以來，人們一直認(rèn)為面部表情是一種必須的動(dòng)作?！睋Q句話說，我們的臉無法隱藏我們的情緒。這種假設(shè)的一個(gè)明顯的問題是，人們可以偽造情感，可以在不動(dòng)用面部的情況下體驗(yàn)情感。?？寺鼒F(tuán)隊(duì)的研究人員承認(rèn)，每種情緒表達(dá)的“金標(biāo)準(zhǔn)”可能存在相當(dāng)大的差異。

但越來越多的研究人員認(rèn)為，這種差異是如此之大，以至于判斷標(biāo)準(zhǔn)都擴(kuò)展到了臨界閾值。這一觀點(diǎn)得到了大量文獻(xiàn)的支持。幾年前，《公共利益心理科學(xué)》(Psychological Science in the Public Interest)雜志的編輯們召集了一組意見相左的作者，請(qǐng)他們回顧相關(guān)文獻(xiàn)。

領(lǐng)導(dǎo)這個(gè)團(tuán)隊(duì)的巴雷特說:“我們盡了大的努力把先驗(yàn)知識(shí)放在一邊，放棄假設(shè)，深入研究了數(shù)據(jù)。當(dāng)出現(xiàn)分歧時(shí)，我們只是擴(kuò)大了尋找證據(jù)的范圍?！彼麄冏罱K閱讀了大約1000篇論文。兩年半之后，研究小組得出了一個(gè)明顯的結(jié)論:幾乎沒有證據(jù)表明，人們可以從一組面部動(dòng)作準(zhǔn)確推斷出他人的情緒狀態(tài)。

該小組援引了一些研究作為一個(gè)極端，這些研究發(fā)現(xiàn)面部活動(dòng)與內(nèi)在情感狀態(tài)沒有明顯關(guān)聯(lián)。英國萊斯特郡德蒙福特大學(xué)的心理學(xué)家Carlos Crivelli一直研究巴布新幾內(nèi)亞特羅布里恩群島的居民，在他的研究中沒有發(fā)現(xiàn)任何支持Ekman結(jié)論的證據(jù)。Crivelli總結(jié)認(rèn)為，試圖通過外部標(biāo)記來衡量?jī)?nèi)在精神狀態(tài)就好比是在用長(zhǎng)度來測(cè)量質(zhì)量。

共同表情（universal expressions）缺乏證據(jù)支持的另一原因則是面部并不能代表情感的全部。在我們感知和表現(xiàn)情感的過程中，包括肢體語言、性格、語氣、膚色變化在內(nèi)的其他方面也發(fā)揮著重要作用。例如，情緒狀態(tài)的變化會(huì)影響血流，從而進(jìn)一步影響到膚色。Martinez與他的同事已經(jīng)證明，膚色變化與情緒能夠關(guān)聯(lián)起來。視覺環(huán)境，例如背景場(chǎng)景，也能提供某些人情緒狀態(tài)的線索。

從左上開始：籃球運(yùn)動(dòng)員Zion Williamson慶賀灌籃；墨西哥球迷慶祝世界杯小組賽勝利；2012年歌手Adele獲得格萊美年度最佳專輯；Justin Bieber在墨西哥城音樂會(huì)現(xiàn)場(chǎng)叫喊

混合的人類情感導(dǎo)致表情可能重合

其他研究人員認(rèn)為，對(duì)Ekman研究結(jié)果的辯論（push-back）有些過熱，尤其是Ekman本人。2014年，為了回應(yīng)Barrett的批評(píng)，Ekman明確指出了一系列支持他之前結(jié)論的研究工作，包括關(guān)于人類自然的面部表情的研究、以及表情與隱藏其下的大腦與身體狀態(tài)關(guān)聯(lián)性的研究。

他寫道，這些工作表明，面部表情不僅傳遞了個(gè)體感情的信息，而且還能提供神經(jīng)心理激活模式的信息。他說，他的觀點(diǎn)沒有改變。

加拿大溫哥華英屬哥倫比亞大學(xué)的心理學(xué)家Jessica Tracy認(rèn)為，基于反面例證斷定Ekman共同性理論錯(cuò)誤的研究者們有些言過其實(shí)。她說，在一類人群或一種文化中，理解憤怒的面部表情略有差異并不能推翻整個(gè)理論。她引用了將近100項(xiàng)研究的分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)大部分人在看到一張憤怒的面孔時(shí)能識(shí)別出來?！按罅孔C據(jù)表明，全球大多數(shù)文化的大多數(shù)人看得出這個(gè)表情是共通的?！?/p>

Tracy和另外三位心理學(xué)家爭(zhēng)辯說，Barrett的文獻(xiàn)綜述諷刺了他們的立場(chǎng)，認(rèn)為他們是在六種情緒和面部活動(dòng)間建立一對(duì)一的僵化映射。阿姆斯特丹大學(xué)的Disa Sauter說：“我所知的情感科學(xué)領(lǐng)域的研究人員都不認(rèn)為是這么回事。”

Sauter和Tracy認(rèn)為，理解面部表情需要建立一個(gè)信息豐富的情感分類系統(tǒng)。不能把幸福（happiness）視為單一的情感，研究人員應(yīng)該對(duì)情感類別進(jìn)行分解，幸福（happiness）項(xiàng)下涵蓋了joy（愉悅）、pleasure（滿足）、compassion（同情）、自豪（pride）等等。每種情感的表情可能不同，可能重合。

這場(chǎng)辯論的核心是如何定義“顯著”。在一項(xiàng)研究中，參與者需要在6個(gè)情感標(biāo)簽中為他們看到的每張面孔挑選一個(gè)。一些研究人員可能認(rèn)為，一個(gè)標(biāo)簽被選擇了超過20%次就代表了顯著的共性。其他研究人員或許認(rèn)為20%比例太低。Jack爭(zhēng)辯說Ekman的閾值太低。她閱讀了Ekman博士期間的論文。她說，“我一直找我的導(dǎo)師，給他看這些60-70年代的圖表，每張圖表都表明文化認(rèn)知的巨大差異?，F(xiàn)在仍然沒有數(shù)據(jù)可以表明，情感能被普遍認(rèn)知?！?/p>

除了顯著性之外，研究人員對(duì)主觀性也存在爭(zhēng)論。許多研究依賴于測(cè)試初始時(shí)實(shí)驗(yàn)人員貼情感標(biāo)簽，以便于最終結(jié)果能夠比較。Barrett、Jake和其他研究人員試圖尋找更加中立的方法來研究情感。Barrett期望利用生理指標(biāo)，為憤怒（anger）、恐懼（fear）或愉悅（joy）提供近似表征。Jack利用計(jì)算機(jī)隨機(jī)生成的面部表情，而不是利用張貼的照片，以避免固化在常見的六種表情上。其他研究人員要求參與者將面部歸入能捕獲情感的盡可能多的類別中；或者選擇不同文化的參與者，并使用他們自己的語言標(biāo)記圖片。

生物信息學(xué)觀點(diǎn)：需要更多數(shù)據(jù)

科技公司常常不允許他們的算法有自由聯(lián)想的空間。典型的情感識(shí)別AI程序需要輸入數(shù)百萬張面部圖片和數(shù)百小時(shí)視頻片段，其中每種情緒都做了標(biāo)注，程序能從中識(shí)別模式。

Affectiva聲稱，它的軟件接受了來自87個(gè)國家700多萬張面孔的訓(xùn)練，準(zhǔn)確率達(dá)到了90%以上。該公司拒絕評(píng)論其算法的底層理論。Neurodata Lab承認(rèn)，面部表達(dá)情緒存在差異，但當(dāng)一個(gè)人某種情緒發(fā)作時(shí)，出現(xiàn)某些面部形態(tài)會(huì)更加頻繁，他們的算法則考慮了這種共同性。然而，出于對(duì)訓(xùn)練算法的數(shù)據(jù)的顧慮以及學(xué)界尚存爭(zhēng)論的事實(shí)，前述辯論雙方的研究人員對(duì)這類軟件均有質(zhì)疑。

Ekman說，他已經(jīng)直接挑戰(zhàn)了這些公司的言論。他寫信給幾家公司（他沒有說明是哪幾家公司，只說他們是全球大的幾家軟件公司），要求查看其自動(dòng)化技術(shù)可行的相關(guān)證據(jù)，但至今尚未收到回復(fù)。他說：“據(jù)我所知，他們正在對(duì)沒有事實(shí)根據(jù)的東西進(jìn)行主張?！?/p>

Martinez承認(rèn)，自動(dòng)情緒檢測(cè)只能揭示一類人一般的情緒反應(yīng)。例如，Affectiva面向營銷機(jī)構(gòu)銷售軟件，標(biāo)榜該軟件有助于預(yù)測(cè)某類客戶對(duì)一個(gè)產(chǎn)品或營銷活動(dòng)的反應(yīng)。

即使軟件犯錯(cuò)，也無關(guān)緊要——只是廣告宣傳可能比預(yù)計(jì)效果略差一些罷了。但有些算法正應(yīng)用于對(duì)人們生活有重大影響的領(lǐng)域，如工作面試和邊境檢查。去年，匈牙利、拉脫維亞和希臘試點(diǎn)應(yīng)用了一個(gè)預(yù)先篩選旅行者的系統(tǒng)，旨在通過分析臉上的微表情來發(fā)現(xiàn)欺詐。

解決情感與表情的辯論需要不同類型的調(diào)查。Barrett上個(gè)月拜訪了微軟，并經(jīng)常要求向技術(shù)公司展示她的研究。她認(rèn)為研究者需要做達(dá)爾文撰寫《物種起源》時(shí)所做的工作：“觀察、觀察、觀察”。觀察人們?cè)诂F(xiàn)實(shí)生活中用面部和身體來表達(dá)什么，而不僅僅是在實(shí)驗(yàn)室觀察。利用機(jī)器記錄和分析現(xiàn)實(shí)世界的片段。

Barrett認(rèn)為，更多的數(shù)據(jù)和分析技術(shù)有助于研究人員發(fā)現(xiàn)新東西，而不是要重溫陳舊的數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)。技術(shù)公司們急切地開發(fā)著她和許多人日益視為不可靠的科學(xué)，因此她向那些技術(shù)公司發(fā)出了公開挑戰(zhàn)。

她說：“我們正站在絕壁上。人工智能公司將繼續(xù)采納這些有缺陷的假設(shè)，還是去做那些需要做的事呢？”

相關(guān)報(bào)道：

https://www.nature.com/articles/d41586-020-00507-5

網(wǎng)頁題目：知人知面不知心：為什么面部表情不能真實(shí)反映情緒？-創(chuàng)新互聯(lián)
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