淺析人工智能在心理學(xué)研究中的應(yīng)用前景

心理學(xué)同人工智能聯(lián)系緊密，自1956年人工智能的概念提出以來，心理學(xué)家同人工智能研究者進(jìn)行了很多合作研究。如2018年5月，英國《自然》（Nature）雜志刊登了英國倫敦大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家和英國DeepMind團(tuán)隊(duì)人工智能研究員合作完成的一項(xiàng)研究成果，他們利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)成功模擬人類大腦的空間導(dǎo)航能力。此類研究向人們展示了人工智能技術(shù)在心理學(xué)研究中的應(yīng)用前景。

應(yīng)用于心理測量

交互進(jìn)化計算（Interactive Evolutionary Computation，IEC）屬于人工智能領(lǐng)域的一種算法，是一種將人的智能評價同進(jìn)化計算機(jī)有機(jī)結(jié)合的智能計算方法。目前，交互進(jìn)化計算在心理測量領(lǐng)域的研究中得到很好的應(yīng)用。日本學(xué)者塔卡西（Hideyuki Takagi）等人將交互進(jìn)化計算應(yīng)用于對精神分裂癥患者的心理測量和評估中，輔助驗(yàn)證“精神分裂癥患者所感受到的情緒表達(dá)的動態(tài)范圍比健康人所感知到的范圍更窄”這一假設(shè)，該研究是IEC運(yùn)用于心理測量領(lǐng)域的開創(chuàng)性研究之一。在此之前，精神病學(xué)家和心理治療師認(rèn)為精神分裂癥患者在情感表達(dá)方面存在問題，但是由于缺乏定量方法衡量他們的情感表達(dá)能力，所以無法以此作為診斷依據(jù)。交互進(jìn)化計算提供了一種定量的測量方法，使得對情緒感知范圍的測量成為可能。之后，張琰等人利用交互進(jìn)化計算技術(shù)，以高社交焦慮和低社交焦慮大學(xué)生為研究對象，成功地測量并比較了兩者在面孔情緒識別的動態(tài)感知范圍上的差異性。這些研究表明：交互進(jìn)化計算作為一種智能算法，適用于心理健康測量。

此外，人工智能領(lǐng)域的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)和粗糙集分析方法對心理測量數(shù)據(jù)的挖掘起到了優(yōu)于一般心理學(xué)統(tǒng)計方法的作用。余嘉元發(fā)現(xiàn)，利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)開發(fā)的智能自適應(yīng)測驗(yàn)可以顯著地減少教育和心理測試中題目的數(shù)量，并且相對于紙筆測驗(yàn)，這種自適應(yīng)測驗(yàn)獲取的信息更多。他還發(fā)現(xiàn)，人工智能中的粗糙集分析方法可以對心理測量數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，得到更準(zhǔn)確細(xì)致的分析結(jié)果。

應(yīng)用于心理變量預(yù)測

近年來，人工智能技術(shù)中的表情識別技術(shù)被用于心理學(xué)人格預(yù)測的研究中。以往確定大五人格類型的方法主要是問卷測量，但這需要花費(fèi)大量時間。加夫里列斯庫（Mihai Gavrilescu）在2016年建立了一種新的非侵入性系統(tǒng)，這一系統(tǒng)可以根據(jù)面部動作編碼獲得的面部特征來確定人的大五人格特征。之后，加夫里列斯庫和維齊雷努（Nicolae Vizireanu）在2017年提出了一種基于面部動作編碼系統(tǒng)的面部特征分析系統(tǒng)，用以預(yù)測人們的16PF人格特征。該系統(tǒng)能夠在1分鐘內(nèi)準(zhǔn)確預(yù)測個體的16PF人格，比16PF人格問卷更快速、更實(shí)用，適合于短時間內(nèi)預(yù)測人的個性特征。

除了人格量表的預(yù)測，人工智能技術(shù)中的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Artificial Neural Networks，ANN）、擬最優(yōu)的貝葉斯學(xué)習(xí)器（quasi-optimal Bayesian learner）和支持向量回歸機(jī)（Support Vector Regression，SVR）也被應(yīng)用于心理學(xué)研究中，用以預(yù)測個體的認(rèn)知和心理健康狀況。

人的社會認(rèn)知加工過程同人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的信息加工過程存在類似性，因此，許多研究者針對社會認(rèn)知過程中的一些心理變量建立了各具特點(diǎn)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型。此外，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在心理健康預(yù)測中也得到較好應(yīng)用。比如，塞雷蒂（Alessandro Serretti）等人應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成功對臨床情緒失調(diào)中的抑郁情緒進(jìn)行了預(yù)測。

擬最優(yōu)的貝葉斯學(xué)習(xí)器能夠模擬在不斷變化的環(huán)境中人們行為和信念的變化。瓦吉（Matilde M. Vaghi）等人將擬最優(yōu)的貝葉斯學(xué)習(xí)器模擬的數(shù)據(jù)與強(qiáng)迫癥及健康人群的行為數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以探究兩者的行為和信念分別如何隨時間變化；并且將貝葉斯學(xué)習(xí)模型中的不同參數(shù)作為預(yù)測因子來量化和比較強(qiáng)迫癥患者同健康人行為與信念表現(xiàn)上的差異。

支持向量回歸機(jī)是在計算機(jī)統(tǒng)計學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)上發(fā)展出來的一種新的、有效的機(jī)器學(xué)習(xí)方法，其原理類似于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。相較于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，支持向量回歸機(jī)能夠克服前者大樣本取樣要求的使用局限性。一些研究者使用支持向量回歸機(jī)技術(shù)對研究對象的心理特征進(jìn)行預(yù)測，如黃辛隱等人通過支持向量回歸機(jī)技術(shù)，采用高低特質(zhì)焦慮組面部表情的識別率，成功地預(yù)測了他們的特質(zhì)焦慮分?jǐn)?shù)。

應(yīng)用于心理癥狀識別與診斷

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是人工智能領(lǐng)域的技術(shù)之一。陳冰梅等人利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開發(fā)了一套兒童心理障礙診斷系統(tǒng)，這一系統(tǒng)可以診斷95％以上的兒童心理障礙，包含17大類、61種常見的兒童心理障礙，如多動癥、品行障礙、精神發(fā)育遲滯、抑郁癥、焦慮癥、強(qiáng)迫癥、抽動障礙、普遍性發(fā)育障礙等。此外，該診斷系統(tǒng)還能夠?qū)γ糠N障礙提出處理意見。

表情識別技術(shù)和聲音檢測技術(shù)在心理癥狀的識別和診斷中也得到了廣泛運(yùn)用。簡（Asim Jan）等人在2014年通過對抑郁癥患者的自然面部表情特征的提取，開發(fā)了一種自動化識別系統(tǒng)來計算他們的貝克抑郁量表的得分，以輔助抑郁癥的診斷；科恩（Jeffrey F. Cohn）等人通過面部識別和聲音檢測技術(shù)來自動識別抑郁癥。此外，簡等人又于2017年提出了一種人工智能系統(tǒng)來輔助診斷抑郁癥，這一系統(tǒng)可以通過個體聲音和面部表情的變化來計算他們的貝克抑郁量表的得分。

還有一些研究利用動作識別技術(shù)或表情識別和動作識別技術(shù)相結(jié)合的方法進(jìn)行心理癥狀的識別。阿爾霍沃寧（Sharifa Alghowinem）等人利用澳大利亞、美國和德國進(jìn)行的抑郁癥臨床訪談視頻記錄，通過對參與者的目光注視和頭部姿勢信息的提取進(jìn)行抑郁識別。此外，一些研究者將手勢動作和身體動作也納入分析識別系統(tǒng)。喬西（Jyoti Joshi）等人對抑郁癥患者和正常個體在訪談視頻中的表情、手勢和頭部動作進(jìn)行提取分析，以進(jìn)行自動化的抑郁識別。拉賈戈帕蘭（Shyam Sundar Rajagopalan）等人在自然環(huán)境中收集并標(biāo)注了一組兒童自我刺激行為視頻數(shù)據(jù)集，該數(shù)據(jù)集可以作為一個很好的參考基準(zhǔn)來識別兒童在日?；顒又械淖晕掖碳ば袨?，并輔助開發(fā)出早期的診斷和干預(yù)技術(shù)，方便臨床醫(yī)生、父母和照護(hù)者的診斷與照料。

目前，在人工智能技術(shù)應(yīng)用于心理癥狀識別與診斷的研究中，利用多模型（如視覺和聽覺模型相結(jié)合）、多種信息融合（如面部表情和身體動作信息融合）的方法進(jìn)行心理癥狀的識別和診斷已初具成果。

未來發(fā)展方向

心理學(xué)研究以對人類行為的預(yù)測和控制為目標(biāo)，通過對研究對象外顯行為的探究來描述、解釋心理現(xiàn)象的一般規(guī)律。人工智能作為一種重要的輔助方法，對心理學(xué)變量的測量和預(yù)測發(fā)揮了重要作用，并可以輔助一些心理癥狀的識別診斷和心理干預(yù)。未來兩個學(xué)科的研究可以結(jié)合當(dāng)前的時代特點(diǎn)，在以下三個方面進(jìn)行更多研究。

1.結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)，利用人工智能中的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)建立心理特征預(yù)測模型。人工智能技術(shù)與大數(shù)據(jù)技術(shù)的結(jié)合可以對大規(guī)模的心理數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和建模，基于此，就能對大范圍群體的心理特征進(jìn)行及時感知。具體步驟為：通過數(shù)據(jù)標(biāo)注對研究對象的心理特征進(jìn)行標(biāo)記；通過轉(zhuǎn)換、特征提取等方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；利用人工智能技術(shù)中的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)建立模型；通過分類和回歸分析進(jìn)行模型評估并投入應(yīng)用。

2.深入人工智能和認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)的交叉研究，加強(qiáng)人工智能體方面的研究。目前，深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在人工智能體方面的研究才剛剛起步，未來可以借助認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)對人腦神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、信息加工、記憶和學(xué)習(xí)機(jī)制的研究成果，利用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)從人腦工作的機(jī)理上進(jìn)行仿真。這不僅可以推動人工智能模型的改進(jìn)，還能為心理學(xué)研究提供突破性的研究工具。

3.加強(qiáng)情感培養(yǎng)的機(jī)器算法和情感機(jī)器人的研究。一些學(xué)者認(rèn)為，未來人工智能的研究應(yīng)加強(qiáng)對“情緒”和“情感”的了解，而“情緒”方面的研究也是心理學(xué)領(lǐng)域近年來備受關(guān)注的研究領(lǐng)域。未來兩個學(xué)科的研究在這一領(lǐng)域的結(jié)合，將會使兩個學(xué)科領(lǐng)域的研究碰撞出更具社會應(yīng)用價值的火花。

綜上所述，人工智能及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，為心理學(xué)研究提供了突破性的研究方法和工具；心理學(xué)對大腦機(jī)制的研究成果運(yùn)用于人工智能領(lǐng)域，也推動著人工智能研究的進(jìn)步。通過結(jié)合人工智能和心理學(xué)兩個領(lǐng)域的最新研究成果開展交叉研究，可以更好解決兩個學(xué)科領(lǐng)域的科學(xué)問題，這兩個學(xué)科也將在相互結(jié)合中推動彼此的發(fā)展，并提升各自的社會應(yīng)用價值。