高科技贴纸可以识别真实的人类情感

说一件事而感觉另一件事是人类的一部分，但压抑情绪会产生严重的心理后果，如焦虑或恐慌发作。为了帮助医疗保健提供者分辨这种差异，宾夕法尼亚州立大学科学家领导的一个团队创造了一种可拉伸的可充电贴纸，即使用户戴上勇敢的脸，也可以通过测量皮肤温度和心率等来检测真实的情绪

研究人员最近在《纳米快报》杂志上发表的一项研究中公布了一种可穿戴贴片，该贴片可以同时准确地跟踪多种情绪信号

宾夕法尼亚州立大学詹姆斯·L·亨德森纪念工程科学与力学副教授、该论文的主要作者Huanyu“Larry”Cheng说：“这是一种通过同时观察多个身体信号来理解我们情绪的新的改进方法。”

“仅依靠面部表情来理解情绪可能会产生误导。人们通常不会明显地表现出他们的真实感受，这就是为什么我们将面部表情分析与其他重要的生理信号相结合，这最终将导致更好的心理健康监测和支持。”

这种贴纸状的贴片追踪一系列与情绪状态相关的生理反应，如皮肤温度、湿度、心率和血氧水平。程解释说，最重要的是，该设备的传感器被设计为独立工作，最大限度地减少了不同测量之间的任何干扰

该设备将生理信号分析与面部表情数据相结合，以更好地区分真实情绪和行为情绪。然后，它将实时测量的数据无线传输到移动设备和云端，临床医生可以在那里使用它来更好地虚拟评估患者。程解释说，该设备不记录个人信息，只记录信号，这意味着个人隐私通过设备的设计得到保护

该论文的合著者、宾夕法尼亚州立大学工程科学与力学专业的博士生Yangbo Yuan说：“这项技术有可能帮助那些正在与心理健康作斗争的人，但他们可能对他人甚至自己都不完全诚实。”

程解释说，收集到的数据也有助于弥合文化或社会差距，这可能表现为一个人在医疗保健提供者面前显得更加坚忍或富有表现力：“通过跟踪这些信号，可以在焦虑或抑郁等问题进展的早期发现。”

研究人员通过将铂和金等柔性金属薄层折叠在一起，并将其切割成波浪状，即使在拉动或扭曲时也能保持敏感性，从而制造出这种有弹性的创可贴大小的设备。他们还使用了随温度改变电流流动的材料层，并内置了由碳原子制成的空心管，可以吸收水分并跟踪湿度水平

多个传感器的设计和放置方式不会干扰彼此的测量。例如，研究人员在温度和湿度传感器下放置了一层刚性层，以保护它们免受面部表情传感器会经历的拉伸。他们还使用了一层防水层来保护温度和应变传感器免受湿度的影响

“我们设计了这种设备，可以独立测量这些不同的信号，而不会相互干扰，从而更清晰、更准确地了解地表下发生的事情，”该论文的合著者、厦门大学副教授Libo Gao说

与超过100000名依赖Phys.org获取日常见解的订阅者一起探索科学、技术和太空的最新进展。注册我们的免费时事通讯，每天或每周获取重要突破、创新和研究的最新进展

接下来，该团队训练了一个人工智能（AI）模型来阅读和理解表演和真实人类情绪的迹象。研究人员招募了八个人，这是试点研究的常见样本量，来表现六种常见的面部表情：快乐、惊讶、恐惧、悲伤、愤怒和厌恶

参与者在设备跟踪他们的动作的同时，将每个情绪表达显示100次。然后，研究人员将这些数据输入到一个人工智能模型中，训练它将特定的面部动作与不同的情绪相关联。然后，他们又招募了三名参与者来进一步评估模型的能力。它对面部表情进行了分类，准确率为96.28%

在跟踪真实情绪方面，研究人员测试了该设备在观看旨在引发情绪的视频片段时跟踪同一参与者心理反应的效果。该设备以88.83%的准确率正确识别了情绪，传感器证实了心理反应与情绪和心理反应之间的已知联系是一致的，例如惊讶和愤怒时皮肤温度和心率的升高

程指出，无线传输数据的能力意味着医疗保健专业人员可以远程监控个人，并通过远程医疗提供及时的情感支持

他说：“这种传感器在弥合获得护理的差距方面发挥着至关重要的作用。”。“鉴于现代社会压力水平的上升，监测情绪的能力可以提供衰弱状况的早期指标，并允许提供积极的支持。”他解释说，该设备还为人工智能（AI）驱动的疾病诊断和治疗的其他系统打开了大门，而不仅仅是情绪识别。他指出，临床医生可能有潜在的应用，可以更好地了解非言语患者的精神和情绪状态，更好地识别痴呆症的行为和心理症状，并识别阿片类药物过量

他补充说，这项技术有朝一日甚至可以用于慢性伤口监测和疾病管理，以及跟踪神经退行性疾病的进展和运动表现

程说：“虽然仍处于研发阶段，但该设备在我们监测和理解人类情绪的能力方面迈出了重要一步，有可能为更积极和个性化的心理健康护理方法铺平道路。” More information: Yangbo Yuan et al, Stretchable, Rechargeable, Multimodal Hybrid Electronics for Decoupled Sensing toward Emotion Detection, Nano Letters (2025). DOI: 10.1021/acs.nanolett.4c06392

Journal information: Nano Letters