實驗場景及面部關(guān)鍵點示例

眉毛上挑并擠在一起表示恐懼、抿嘴表示對自己的話沒有信心、假笑時眼角是沒有皺紋的……曾經(jīng)，風(fēng)靡一時的美劇《別對我撒謊》讓很多人了解了，面部表情會出賣自己的那點小心思。而如今，面部活動識別的功能又被科學(xué)家給拓寬了，它們還可能透露出自己都不知道的心理健康狀況。

近日，中國科學(xué)院心理研究所行為科學(xué)重點實驗室朱廷劭研究組的科研人員借助人工智能，構(gòu)建了不同心理癥狀的面部自動識別模型，探索個體面部活動指向心理健康癥狀的可能性。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于Frontiers in Psychiatry。

破解心理測試量表局限

凡是接觸過心理咨詢的人都不會對心理測試量表感到陌生，因為在專業(yè)場景中，它是目前最核心的診斷方法。

癥狀自評量表SCL-90（Symptom Checklist 90）就是比較常見的一種，它由90個項目、一系列定量指標組成。通過問卷，醫(yī)生和研究人員不僅可以評估廣泛的心理問題和病癥，也可以衡量心理治療的進展和判定結(jié)果。

然而，傳統(tǒng)心理測試量表的局限也很明顯。

“如果之前填過類似的問卷，被試者記住了答案，后面再測的話就可能不準確了，這就類似‘學(xué)習(xí)效應(yīng)’，最后得到的測試結(jié)果并不能反映真實情況?！敝焱③扛嬖V《中國科學(xué)報》，“有的被試者刻意隱藏內(nèi)心的真實想法或潛意識誤解了自己的真實意圖，去填答傳統(tǒng)的測試量表，也會造成最終結(jié)果的不準確?！?/p>

除此之外，不同的心理測量指標，比如抑郁、焦慮，會對應(yīng)不同的量表，測量幾個指標就需要填幾個量表，“很多人看到量表里的題太多，就不想填了”。

有什么辦法能夠更客觀、更迅速地去測量心理指標，一直是很多心理學(xué)研究人員的目標。

基于面部活動識別人的心理健康狀況就是當(dāng)下不同于傳統(tǒng)心理測量的新方法。已有研究表明，人類行為包括面部活動會反映積極或消極的情緒變化，而情緒又受到心理健康狀態(tài)的影響。

“患有不同心理疾病的個體表現(xiàn)出的行為不同，而患有同種心理疾病不同亞型的個體的行為也存在差異?！敝焱③勘硎?，這些研究結(jié)果就為使用行為數(shù)據(jù)識別個體全面的心理健康癥狀提供了可能，而過去多數(shù)研究主要是識別某一種心理疾病的存在或程度。

“這一新方法就是借助人工智能里的機器學(xué)習(xí)算法，將人的面部活動變化作為輸入，將其心理測試指標作為輸出，建立輸入和輸出的映射關(guān)系后，被試只要‘刷’個臉，理論上我們就能通過他的面部數(shù)據(jù)得到他的心理健康狀況了?！敝焱③拷榻B說。

心理健康狀況不同，面部表達不同

在與心理健康相關(guān)的所有非語言行為中，面部表情相對穩(wěn)定，并且易于獲取。通過面部活動識別心理狀況，既方便又可以多次使用，還能避免被試者主觀想法帶來的實驗干擾，并且減輕被試者過多的心理負擔(dān)。

于是，朱廷劭團隊嘗試構(gòu)建了不同心理癥狀的面部自動識別模型，從而探索個體的面部活動到底能否有效指向被試者的心理健康癥狀。他們還將信效度檢驗方法應(yīng)用于機器學(xué)習(xí)模型的評估，為未來的同類型研究提供一種可行的多維度機器學(xué)習(xí)模型評估方法。

在這項研究中，團隊共招募了100名被試者，他們首先需要填寫SCL-90中的55道題，分別對應(yīng)人際關(guān)系敏感、抑郁、焦慮、敵對、恐怖和精神病性六個維度。

然后，每名被試者會被要求閱讀一段介紹盧溝橋的中性文本，時長約44秒?！伴喿x文本的目的是為了給被試者一個刺激，讓他們的面部變化更顯著一些，這樣對于機器學(xué)習(xí)可能更有幫助?！敝焱③拷榻B，已有相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，不帶有任何情感色彩的中性文本刺激效果最好。

在閱讀期間，研究人員會使用Kinect攝像機記錄下每一幀中被試36個面部關(guān)鍵點的三維坐標。與傳統(tǒng)的平面圖像特征不同的是，Kinect可以記錄面部關(guān)鍵點在三維空間中的運動。

為了減少無關(guān)變量對面部關(guān)鍵點坐標的影響，采集數(shù)據(jù)后，研究人員首先要進行預(yù)處理工作，然后提取數(shù)據(jù)特征，再進行特征選擇和特征標準化，并建立回歸模型，最后得到數(shù)據(jù)的預(yù)測得分。

對于一個自動識別模型來說，測試的準確性、評估的有效性最為關(guān)鍵?！敖?jīng)過檢驗，我們證實了不同心理健康癥狀的確具有特異性的面部表達，它們可以被識別。而且模型識別和SCL-90量表測試結(jié)果也比較接近?！敝焱③拷忉?。

但研究也發(fā)現(xiàn)，在不同心理維度的區(qū)分度上，現(xiàn)有模型的識別效果并不理想，比如對抑郁和焦慮的邊界判斷就比較模糊。

“這一方法目前仍在探索階段?！敝焱③勘硎?，由于研究的樣本量不夠大，機器學(xué)習(xí)還需要大量練習(xí)，才可能提高準確性和有效性。再者，選擇面部的哪些特征變化才能更好地對心理指標進行預(yù)測，也需要不斷分析和調(diào)整。

盡管如此，朱廷劭認為，未來在一些非專業(yè)診斷的場景，這種方法有很大的應(yīng)用潛力。

“由于面部數(shù)據(jù)的采集是實時且無侵入的，當(dāng)它和視頻技術(shù)結(jié)合用于心理健康的輔助檢測，尤其可以針對特定的患病人群進行縱向跟蹤檢測，或者針對容易出現(xiàn)心理疾病的人群進行預(yù)防合示警，都比傳統(tǒng)的心理測量更有優(yōu)勢。”

朱廷劭還提到了一種容易被忽視，但在臨床醫(yī)生中間又有潛在需求的應(yīng)用場景。他告訴《中國科學(xué)報》，很多綜合醫(yī)院的臨床大夫并沒有精神科背景，有時他們無法判斷前來就診的患者究竟是受困于軀體性疾病，還是因為精神問題，“這就可能產(chǎn)生所謂的漏診”。他希望，屆時臨床大夫也能方便地借助這種手段，真正做到同時評估患者的“身”“心”狀況。

行為痕跡預(yù)測心理健康大有可為

心理疾病在現(xiàn)代社會已經(jīng)相當(dāng)常見，在新冠肺炎疫情期間，心理健康問題也引起了世衛(wèi)組織的高度關(guān)注。如何在大數(shù)據(jù)時代，通過挖掘豐富的人類行為數(shù)據(jù)，評估他們當(dāng)下的心理健康狀況，一直是這些年朱廷劭團隊研究的方向。

大數(shù)據(jù)記錄的信息實際上就是普遍化的人類行為，而且，這種數(shù)據(jù)行為是自覺、自愿發(fā)生的，真實性、準確性更高。在面部活動之前，他們的關(guān)注焦點是社交媒體上的用戶行為痕跡。人們有可能在主觀的心理測量環(huán)境中進行有效的偽裝，卻很難在網(wǎng)絡(luò)中長期這么做。

2020年疫情期間，朱廷劭團隊就從網(wǎng)絡(luò)抓取了人們在微博上發(fā)表的言論數(shù)據(jù)，分析一定地域內(nèi)，從居家隔離政策實施到解除期間，人們心理健康狀況的變化情況；分析人們心理健康情況中一些具體指標的變化，比如負面情緒與正面情緒，對社會風(fēng)險的敏感性與對生活的滿意度等；討論引起人們心理健康情況變化的因素，比如集體主義與恐懼；探索微博用戶行為免疫系統(tǒng)（BIS）引起的情緒和認知過程促進預(yù)防行為的路徑/機制。

事實上，通過識別行為痕跡預(yù)測人的心理健康狀況已成為國內(nèi)外心理測評研究的前沿方向。“雖然不能替代專業(yè)診斷，但這些檢測方法在大規(guī)模人群心理變化監(jiān)測方面，以及識別自殺意念，實現(xiàn)對個體自殺風(fēng)險的評估和預(yù)警方面，將大有可為?！敝焱③繌娬{(diào)。



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