2021 Fiscal Year Research-status Report
Construction of emotional recognition system for health care using AI and physiological model of emotion
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20K12743
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| Research Institution | Hokkaido University of Science |
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Principal Investigator |
山下 政司 北海道科学大学, 保健医療学部, 教授 (40210421)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 佳卓 北海道科学大学, 工学部, 講師 (90849142)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 不快感情 / 生理的指標 / 刺激モダリティ / AI |
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| Outline of Annual Research Achievements |
覚醒度の異なる不快感情を表すものとして恐怖（高覚醒の不快）、嫌悪（中覚醒の不快）、悲しみ（低覚醒の不快）を選定し、各感情を喚起するビデオ刺激を作成した。対照となる中性的ビデオ刺激、更に快感情との比較用に爽快喚起ビデオを作成し、計５種のビデオ刺激を用いて生理応答計測実験を行ってデータ解析した。その結果、脈圧は恐怖で有意に上昇し、心拍率HRは悲しみで有意に減少することがわかった。HRは対照に対して全ての刺激で減少気味ではあるが、快刺激の爽快でも同様であった。呼吸周波数は全ての刺激で上昇傾向であった。従って、全ての不快刺激のみに共通する生理応答は見られなかったが、更なる複合的解析のための原データが獲得できた。
また、感覚モダリティ刺激により喚起される不快感情に伴う生体反応の特徴を調査するため、不快感情を喚起する味覚・嗅覚・聴覚刺激、対照刺激および比較用の快感情喚起動画刺激を与えた場合の生体反応を計測するパイロットスタディを実施した。刺激強度の設定が不十分であったため、全ての刺激で対照に対して有意な違いを見い出せたわけでは無かった。しかし、聴覚刺激で収縮期血圧、拡張期血圧のRSA成分パワー、脈波振幅の有意な変化が見られた。また、味覚刺激では呼吸周波数の上昇が見られた。いくつかの生理パラメータでは、共通して変化する傾向を示したものの、その傾向は快刺激でも同じであった。このことから、従来の生理応答解析法では不快刺激のみに応答する生理パラメータを求めることは極めて困難であることが確認できた。この結果を受けて更なる実験を行う際のノウハウが得られた。
さらに、快感情に共通する生理パラメータが血圧波に由来することを発見したので、畳み込みニューラルネットワークCNNを用いたＡＩによる血圧波の解析を実施した。その結果、簡単なＡＩ解析でも全体で9割弱程度の識別率が得られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
コロナ禍が長引く中で何度も緊急事態宣言を受け、大学構内への立ち入り禁止あるいは自粛措置が取られた時期があるうえ、遠隔授業用の資料作成や教育システムへの各種演習・実験・課題設定などに非常に多くの時間がかかった。また、感染対策をしっかりと実施しながらの対面による生理実験を実施することに時間がかかったことが理由である。さらに、研究目的の難易度が高いことがあげられる。実験は行えても目的の知見を獲得するには大きな壁があるので、時間がかかることが理由でもある。
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| Strategy for Future Research Activity |
嫌悪・恐怖・悲しみなど覚醒度の異なる様々な不快を一つの生理応答で表すことは、従来の生理応答解析では非常に困難なことが判明したので、生理信号間の相互情報量やゆらぎ解析など、様々な視点から解析して生理指標となるような生理パラメータを求める。さらに今年度実施のパイロットスタディを修正した本格的な生理実験を行い、先行して求める不快を表す生理パラメータが異なる刺激モダリティにも対応するか検証する。また、快・不快のそれぞれで得られた知見を基に、AI解析を適用して個人差をある程度克服した感情識別ができるようにする。
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| Causes of Carryover |
コロナ感染のリスク増大を受け、換気・風量調節・アルコール清拭など十分な感染対策したうえで、調査・生理実験等を実施する関係上、実験室の室温・湿度管理をしなければならず、実験室となるシールドルームの運用上一カ月に実施できる期間が限られ、覚醒度の異なる不快刺激の生理応答の計測評価人数を減らさざるを得なかったことが一つの理由である。また、同様に多種モダリティの不快刺激に応答する生理応答実験の被験者数も縮小せざるを得なくなり、消耗品、謝金等の支出が減少したことが原因と考えられる。さらに、コロナ禍を受けた各種半導体の供給力低下に伴い、必要部品等の遅延も要因である。さらに、発表予定の各種学会の開催中止措置やオンライン開催に伴って、旅費交通費の支出が無かったことも大きな原因である。また、論文掲載料未使用も原因である。
今年度は十分な感染対策を取ったうえで、対面による生理計測実験を行い、当初予定の被験者数に近づける努力をする。その中で、感染対策用物品の購入や生理実験用消耗品等の購入額も増加する。また、今後は対面対応の学会が増えてくると予測されるので、積極的に発表して参加する。また、積極的に論文投稿して掲載費に充てる。
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