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Nature:计算机预测,你此刻的快乐有20%的概率会转为悲伤

导语

研究人员正在开发用于预测情绪的手环和APP,但是这项技术既有缺陷也有前景。

编译:集智俱乐部翻译组

来源:Nature

原题:Happy with a 20% chance of sadness

故事发生在1994年的冬天,二十出头的年轻人Tim是伦敦一家精神病院的患者。尽管他行为举止看起来愉快又有活力,然而实际上Tim 患有躁郁症,甚至还企图自杀。住院期间,他与一位来访的美国心理学学生 Matt 关系密切。很快这两个人就因为对九十年代早期嘻哈的热爱而产生了共鸣,在出院前,Tim 给他的朋友花了一副肖像画,这让Matt很惊讶并深受感动。但是当 Matt 拿着自己的肖像画回到美国后,却得知 Tim 跳桥结束了自己的生命。

Matthew Nock 现在在马萨诸塞州剑桥的哈佛大学研究自残心理学。尽管和 Tim 在一起已经过去了二十多年了,这幅肖像画仍然悬挂在他的办公室,不断提醒自己需要找到一种方法来预测人们的自杀倾向。众所周知,自杀的风险因素包括酗酒、抑郁、性别认知障碍,这些都是已知的自杀风险因素,但是没有一个能够作为预测即将出现自杀念头的迹象。不过Nock 认为他已经快要解决这个问题了。

自2016年1月以来,在患者的同意下,他一直在使用手环和手机的应用来研究波士顿马萨诸塞州总医院的患者的行为。今年,他也在附近的 Franciscan 儿童医院进行了类似的试验。他说,到目前为止,尽管他的研究结果还没公布,但是这项技术能够提前一天预测患者想要自杀的行为,而且具有一定的准确性。

Nock 的试验利用了新兴的情绪预测科学的研究成果:通过持续记录可穿戴传感器和手机的数据,不仅可以追踪并识别一个人的精神疾病征兆,甚至可以预测他们的幸福度何时会下降。Nock 与剑桥麻省理工学院的电气工程师和计算机科学家 Rosalind Picard 合作。Picard 领导的团队在新英格兰的大学里用手机和手环追踪了数百名大学生,并报告说他们能够这些学生症状出现前一天预测出他们的伤心程度。

有迹象表明,追踪即将发生的感情低迷是可能的,这引起了强烈的商业兴趣。加利福尼亚州帕洛阿尔托市的 Mindstrong Health 公司已经募集了2900万美元的风险投资,追踪人们如何在手机上点击、打字、滚动,来发现神经认知功能的变化。这家公司的创始人、医生和计算机科学家 Paul Dagum说,尽管这项研究还没发表,但一个人与触屏的互动数据已经可以确定他的抑郁症是否要发作了。其他公司也在研究如何使用这种“数字表现”来识别精神疾病的症状。 其中包括了一家由谷歌母公司 Alphabet 拥有的生命科学公司 Verily。

在这个阶段,情绪预测技术的可靠性尚不清楚。 几乎没有研究公布结果,但发布结果的组织表示,在预测情绪方面,他们只取得了一般而非显著的准确性。 然而,Picard 相信这个概念能够坚持下去。 她说:“我在职业生涯早期就患上了抑郁症,简直不堪回首。我相信,通过用手机追踪自己的表现,我不太可能会再变成之前那样。"

但是包括 Picard 在内的研究人员对他们的作品可能的缺点持保留态度。 他们担心科学家和临床医生对于如何告知用户即将到来的情绪低迷思考得还不够。 还有人质疑这样的警告是否会造成伤害。 还有一些人想知道,企业或保险公司是否会利用这项技术来追踪员工或顾客未来的心理健康状况。 Dagum 说:“这种技术会被滥用的可能性让我夜不能寐”。

预测抑郁症

Picard 间接地进行了情绪预测研究。 十年前,她展示了使用腕带来追踪一个人皮肤上的电阻变化以检测癫痫发作是可能的,有时候在痉挛发作前的几分钟可以检测到。2013年,她与人共同创立了 Empatica 公司,这是一家位于剑桥的公司,它销售传感器,包括了美国食品和药物管理局(fda)批准的智能手表,以监测癫痫发作的迹象,并向护理人员发出警报。

现在在德克萨斯州休斯顿的莱斯大学,和她的博士生一起工作时,Picard 看到了这项技术更广泛应用的潜力。 他们假设也许可以将来自手环传感器和手机的数据结合起来,以监测压力、睡眠、活动和社会互动,来进行一般性的心理健康和幸福感评估。

Sano 和 Picard 与哈佛医学院的一个研究小组合作,设计了一个每天跟踪大学生的研究。 自2013年以来,研究小组对300名学生进行了研究,每学期50名,每次30天,让他们戴上类似手表的设备。 这些仪器可以测量学生的活动,记录他们所接触到的光线量,监测他们的体温并记录他们皮肤的电阻。 

Sano 和 Picard 还开发了安装在参与者手机上的软件,该软件记录了他们的通话、短信、位置、互联网使用、屏幕显示和社交互动的数据。 该团队还记录了他们大部分的电子邮件活动。 学生们每天两次填写关于他们的学术、课外活动和锻炼活动的调查。 他们描述了他们的睡眠质量,情绪,健康,压力水平,社会互动,以及喝了多少含咖啡因和酒精的饮料。 学生们还报告了他们的考试成绩,并在30天研究的开始和结束阶段填写大量的调查问卷。

到2017年,研究小组已经报告了训练算法,以便从这些调查结果中学习,并衡量数百项测量的重要性。 Picard 的团队说,这个系统可以准确地预测学生的幸福度、平静度和健康。 在实验中,必须对个体进行为期7天的监测,以达到约80%的预测精度。

Picard 的分析表明,手环和手机无法预测情绪的轻微变化。 但是,当幸福感的变化很大时,预测就更加可靠。 其中一些信号具有直觉意义ーー例如,在睡前四处走动可能意味着激动,但这些细节我们并不能全部理解。 举个例子来说,社会交往可能会改变压力水平,这可以反映在皮肤电阻上,但是不清楚一天中皮肤电导率达到峰值的次数反应结果是好还是坏,因为当人们解决问题的时候和他们感到压力的时候,皮肤电导率都会增加。

计算机科学家 Louis-Philippe Morency 在宾夕法尼亚州匹兹堡的卡内基梅隆大学上表示,仅仅通过这种信号来解释某人的情绪是一项伟大的成就。他认为,人工智能技术可以帮助进行心理健康评估。但他对其预测情绪的能力持谨慎态度。他说: “由于明天的情绪通常与今天的情绪相似,我们需要更多的研究来清楚地解释这两种现象。 目前的预测技术可能主要是预测从一天到另一天的溢出情绪

Picard 认为,情况会有所改善:“我们是先驱者,我们认为这是真正可行的,我们已经展示了相关数据。而且可靠性将随着数据增长而增长。” 她已经让她的算法开源了,这样其他有技术的人可以尝试重现她的工作。

南加州大学的创意技术研究所的心理学家 Jonathan Gratch 说:“Picard 正在研究一些东西,她的算法、模型和数据集的透明度记录让我对此更有信心。当人们不确定 Picard 的工作结果时,他们不会轻易地重构自己的工作。”

Nock 对自杀想法的试验源于与 Picard 的合作。 到目前为止,他已经监控了192个人,主要是通过手机应用程序或面试询问他们的感受。 到目前为止,他训练的设备不是根据个人的数据,而是针对所有参与者的数据,他自称已经确定了一些可测量的信号,能够以75% 的准确率预测将来的自杀想法。 

晚间剧烈运动可能是最重要的因素,可能导致夜间躁动或焦躁,伴随着皮肤电阻的波动和心率升高。 但是他拒绝透露更多细节,因为他的论文正在一家杂志上接受审评。

商业化

商业公司比学者更不愿意讨论他们的研究结果。但是在3月份,成立只有16个月的 Mindstrong 报告说,他们发现了数字生物标识ーー手机上的滑动和点击模式ーー与神经心理学表现测试的分数有关。 该公司在其网站上表示,已完成5项临床试验,试验结果尚未披露。今年2月,该公司宣布与总部位于东京的武田制药公司(Takeda Pharmaceuticals)建立合作关系,以探索针对精神分裂症和抗治疗抑郁症等疾病的数字生物标识物的开发。 但是它的竞争者 Verily 说它的数字表征项目包括了一个用智能手机和手表来检测创伤后应激障碍(PTSD)的项目。

Mindstrong 说它已经开始使用智能手机对大脑功能进行预测而不只是单纯地测量。 Dagum说:“在六七天的时间里,我们看到了许多生物标识物的轨迹,我们可以预测未来一周的抑郁症发作情况。” 但是他拒绝透露他的公司正在使用哪些信号,因为该公司正在向期刊提交有关其工作的论文。

Mindstrong 手机应用程序(该公司不使用手环)的计划是将触摸屏互动措施嵌入到一个数字心理健康护理系统中。 该公司一直在与加利福尼亚州分享研究结果,该州认为其有足够的临床潜力,并向公司保证在3年内从一个由政府管理、资产6000万美元的心理健康创新基金向其提供1000万美元的资金。 精神病学家 Tom Insel 表示:“我们还不知道我们收集的所有这些数据最终是否会有临床效用”。在担任美国国家心理健康研究所所长13年后,Tom 也曾在硅谷创办过精神健康机构,如今他是 Mindstrong 的联合创始人。

       

Picard 质疑 Insel 在 Mindstrong 的做法。 她表示:“我相信,他因为一个想法而成立了一家公司,但这个想法并没有被证明是有效的。” Picard 和 Nock 都还没有为他们的情绪预测技术制定商业计划。 (然而,除了 Empatica,Picard 还与其他公司共同创立了波士顿的 Affectiva 公司,该公司出售分析面部和声音情绪的技术。)

Insel 说这项技术需要在现实世界中进行测试,病人和医疗服务提供商也需要测试。 他说:“我们学会走之前不会跑。 加州正在付钱让我们学会走。” Insel 并不把 Picard 当做对手。 他表示:“这是一个没有人解决的难题。 我乐观地猜测,我们需要用很多方法来证明这项技术的临床价值ーー而且,坦率地说,我希望至少有10个高水准实验室也在做情绪的数字表征工作。”

改善行为

Picard 相信情绪预测将成为一门完美的艺术,即使它需要用户自愿进行个性化的训练。他表示,这将成为一门完美的艺术,但真正的问题是,它是否可以用来帮助改变预测到的不健康情绪。

Nock 和同样在哈佛大学的心理学家 Evan Kleiman,正在和150个病人一起工作,通过认知重构练习鼓励他们重新评估正在消极看待的事情。当患者的手腕监视器检测到自杀想法出现的信号时,这些认知训练就会在的手机上激活。

除此之外,Nock 还不清楚如何处理这些数据。Nock 说:“如果我们预测某人有自杀念头,或者注意到他们有百分之百的可能会自杀,我们该怎么办? 要派救护车吗? 让医生联系他? 还是什么都不做? 病人总是说,他们希望有一个警报或指导系统。但这些做法的道德极具挑战性。”

Morency 认为,电脑自己给出心理健康建议还为时过早。 他的研究包括训练计算机去学习面部表情和语言,这样就能知道一个人的想法是什么,他现在正与精神病学家合作在医院的精神健康病房安装这项技术。 其目的是让机器在人们与医生交流的过程中研究病人,以判断精神疾病是否存在。 医生们仍然做诊断,但电脑分析提供了一个单独的评估,医生可以与之比较。Morency说:“电脑提供心理健康建议的风险意义重大。 我们需要更多的研究来理解这种技术的长期影响。”

Picard表示,另一个问题是,改善情绪的行动对于不同的人来说是不同的。 在她的一个实验中,Picard 发现在睡觉前与朋友交谈的学生在第二天的情绪更好,而另一组则有相反的效果。

北卡罗来纳大学教堂山分校心理学家 Barbara Fredrickson 担心,预测情绪的做法可能会影响人们的感受。 她表示,人们似乎很可能会对负面情绪预测给予很大关注,对某些人来说,这可能会引发情绪上的负面影响,从而造成真正的伤害。

Justin Baker 是贝尔蒙特麦克莱恩精神病技术研究所的科学主任,他认为,确定一个人需要什么样的建议,和保证建议不会火上浇油,同样困难。

Picard 对数字情绪预测有着宏伟的愿景。 她认为这可以改善公众的健康状况,特别是它可能会使公司受益。她说:“为什么有那么多伟大的公司公开透明底给员工薪酬,却仍然让这么多员工感到沮丧呢? 我们能否赶在它发生之前预测到即将到来的情绪转变。” 但她也担心这项技术可能被滥用。 Picard 认为,可能需要制定新的法规来防止滥用,比如说,防止公司将广告对准那些情绪易变的人,或者阻止保险公司根据顾客心理健康状况来定价。

Insel 说:“滥用这项技术,可能会破坏精神疾病患者可能的收益。” 他表示,Mindstrong 公司的人正在与加州斯坦福大学的生物伦理学小组合作,并计划在短期内就这些问题发表一篇论文。

Picard 认为这项研究努力是值得的。 她说:“临床抑郁症往往是由无数小的负面情绪累积而来。 如果我们能够确定那些随着时间推移会让人陷入持续悲伤的小事,我们就能大展身手。”

翻译:夏佳豪

审校:刘培源

编辑:王怡蔺

原文:

https://www.nature.com/articles/d41586-018-07181-8

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