Fot. „Naklejacz” na twarz, źródło: Yangbo Yuan/Penn State

Urządzenie ma postać elastycznej naklejki o długości ok. 6 cm, którą tymczasowo przykleja się do twarzy pacjenta. Wewnątrz znajduje się złożony układ czujników, które mierzą: naprężenie mechaniczne w dwóch osiach, temperaturę skóry, wilgotność wywołaną potem oraz poziom tlenu we krwi. Czujniki ułożone są warstwowo, jak naleśniki, a każda warstwa oddzielona jest cienką barierą materiałową zapobiegającą zakłóceniom między metodami pomiaru. Ważnym elementem konstrukcji jest wodoodporna silikonowa powłoka, która chroni zarówno czujniki, jak i elementy elektroniczne: płytkę drukowaną PCB, cewkę ładowania bezprzewodowego, baterię 5V i moduł Bluetooth.

Emocje wpływają na relacje i komunikację

Emocje to nie tylko nasze osobiste przeżycia. Są one także podstawą wszelkich relacji międzyludzkich. Dzięki nim budujemy więzi, tworzymy wspólnoty i rozwijamy się duchowo. To emocje kierują nami, gdy nawiązujemy kontakt z drugim człowiekiem i to zarówno poprzez słowa, jak i bez nich. To emocje pozwalają nam lepiej rozumieć innych i rozwijać empatię. Gdy przeżywamy coś nowego, emocje pełnią funkcję kompasu – pokazują, czy to doświadczenie jest dla nas przyjemne, czy trudne, czy chcemy w nim trwać, czy jak najszybciej je zakończyć. To również one pomagają nam ocenić, co jest dla nas dobre, a co niekorzystne – stanowią więc rodzaj wewnętrznego systemu ostrzegania. W codziennym życiu często dzielimy emocje na pozytywne i negatywne, na dobre i złe. Tymczasem każdy rodzaj emocji niesie ważną informację i to niezależnie od tego, czy jest przyjemny, czy nie. Próba tłumienia emocji może doprowadzić do problemów psychosomatycznych, takich jak: bóle głowy, napięcia mięśniowe, kołatania serca czy skoki ciśnienia. Warto więc pozwolić sobie na ich przeżywanie i zrozumienie, bez oceniania.

Sztuczna inteligencja analizuje sygnały z ciała i twarzy

Mimika zdradza nasze emocje, ale równie dobrze może je maskować – i to często zupełnie nieświadomie. Ludzie nierzadko przybierają „społecznie akceptowalne” wyrazy twarzy, które nie oddają ich prawdziwego stanu psychicznego. Dlatego sama analiza ekspresji mimicznej bywa niewystarczająca. Twórcy inteligentnej naklejki z Penn State University uzupełnili więc system o dodatkowe czujniki mierzące temperaturę skóry, poziom wilgotności spowodowanej potem oraz nasycenie krwi tlenem. Połączenie danych z różnych źródeł pozwala systemowi odczytywać nie tylko to, co widać na twarzy, ale także to, co dzieje się wewnątrz organizmu. Algorytmy obsługujące naklejkę przeszkolono na podstawie danych zebranych od ośmiu ochotników, a następnie przetestowano na trzech kolejnych osobach. System analizował reakcje użytkowników na różne bodźce – w tym klipy wideo – i oceniał ich emocje na podstawie kombinacji wyrazów twarzy oraz odczytów fizjologicznych. Dokładność rozpoznawania autentycznych emocji wyniosła dotąd ok. 89%.

Urządzenie łączy się z aplikacją przez Bluetooth i wykorzystuje chmurę obliczeniową do przetwarzania danych w czasie rzeczywistym. Dzięki zastosowaniu algorytmów sztucznej inteligencji oprogramowanie potrafi z dużą precyzją rozpoznać wyraz twarzy użytkownika i powiązać go z konkretnym stanem emocjonalnym. Co istotne, taka technologia osiąga bardzo wysoką skuteczność – podczas testów laboratoryjnych AI umiała zidentyfikować sześć najczęściej występujących emocji z ponad 96% dokładnością. System wykrywa: radość, zaskoczenie, strach, smutek, złość i obrzydzenie, czyli podstawowe wyrazy mimiczne wspólne dla wszystkich ludzi, niezależnie od kultury czy języka. Twórcy urządzenia zakładają, że skuteczność wzrośnie w miarę doskonalenia technologii oraz trenowania algorytmów na większych grupach. Już wspomniane wyniki sugerują, że taka metoda analizy emocji może być bardziej precyzyjna niż dotychczas stosowane narzędzia psychologiczne czy obserwacje behawioralne. 

Nowa jakość opieki medycznej

Jedną z największych zalet tej technologii jest możliwość zdalnego monitorowania stanu emocjonalnego pacjentów. Dane z naklejki są przesyłane w czasie rzeczywistym do aplikacji mobilnej, a następnie przetwarzane w chmurze. Dzięki temu lekarze, terapeuci czy opiekunowie mogą na bieżąco śledzić zmiany w samopoczuciu psychologicznym pacjentów, niezależnie od ich lokalizacji. Jak podkreśla prof. Cheng, twórca naklejki, głównym celem projektu jest zbudowanie nowego, skuteczniejszego sposobu rozumienia ludzkich emocji. – To nowy i ulepszony sposób na zrozumienie naszych emocji bazujący na patrzeniu na wiele sygnałów ciała naraz – tłumaczy badacz. W przeciwieństwie do klasycznych metod oceny nastroju opierających się na deklaracjach słownych lub obserwacjach ta technologia rejestruje nieświadome, fizjologiczne reakcje organizmu. Dzięki łączeniu danych z twarzy i ciała system może z większą precyzją określić, co rzeczywiście czuje użytkownik, nawet jeśli sam nie umie tego wyrazić.

Chociaż opisana technologia nadal pozostaje w fazie eksperymentalnej, już wzbudza zainteresowanie w środowisku medycznym i terapeutycznym. Może znaleźć zastosowanie w pracy z osobami z autyzmem, demencją, depresją czy urazami neurologicznymi, u których werbalna komunikacja jest ograniczona lub zniekształcona. Dalszy rozwój projektu będzie zależał od pozyskania funduszy – zespół badawczy planuje uruchomienie kampanii na platformie crowdfundingowej, co pozwoli na przetestowanie urządzenia na szerszą skalę. Jeśli projekt zakończy się sukcesem, „naklejacz” na twarz może w przyszłości stać się standardowym narzędziem w diagnostyce emocjonalnej, oferując wgląd w ludzki stan umysłu, jakiego dotąd nie było.