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| 尼迪斯利瓦斯塔瓦和Dubey Sipi博士 RCET Bhilai, |
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在本文中,我们证明了我们可以使用非侵入性生理传感检测压力和撒谎,人工神经网络的上下文中。我们展示如何简单地推导出非侵入性的生理特性,比如音高变化,和心率变异性相关高应力的情况在现实生活中发现。使用这些特性,我们可以开发简单的线性模型,可以用来识别压力和虚张声势。
介绍 |
| 国家职业安全与健康研究所指出,压力变得残疾工人的最普遍原因。一份1992年的联合国报告称工作压力“20世纪流行”,而在1996年世界卫生组织说,压力是一个“全球流行病”。研究人员估计工作压力成本每年200至300 bil-lion美国产业。鉴于社会成本压力不断增加,自动识别和监测压力水平的可能性为干预的目的是令人信服的。存在如此的人经常在高应力environ-ments工作,如金融交易员或急救人员。在这种情况下,错误的性能由于急性应激可以导致百万美元的损失,甚至生命的损失。 |
| 鉴于压力对工作性能的影响,最近已经有兴趣监测in-dividuals压力的工作表现。具体来说,在行为金融学的研究提供听的证据,即使最sea-soned证券交易员展品重要情感反应以高浓度的皮肤电导和cardiovas-cular变量在某瞬时市场事件[瞧&列宾2002,Lo et al . 2005]。其他研究已经证实的证据表明情感交易性能[Steenbarger 2002]。这些研究表明,心理生理学和压力密切相关,它可以推断出一个从另一个。 |
| 我们希望证明方法派生的生理和行为感知可与各种stress-ful事件扑克锦标赛。具体来说,我们将关注压力水平的主观报告,虚张声势,总situa,结果和关联这些情况与physiol-ogy功能聚合的手。 |
背景 |
| 而传统的临床生理监测关注识别准确的生理反应(例如在心律失常心电图痕迹),长期监测通过微创传感提供了关联con-textual措施的能力随着时间的推移,一个角色¢年代行为和内部状态。研究表明,它可能与mini-mally侵入性生理措施来识别的概念一个角色¢年代的意图和情感状态,如利息、拌和、压力(2001年皮卡,皮卡德et al . 2001年)。 |
| 特别是,准确识别人类的意图,如撒谎尤为争议由于其固有的sub-jective自然。„谎言的概念detectorA¢A一直cap-tured大众媒体的想象力和利益,因为它是一百多年前发明于1902年由詹姆斯·麦肯齐。Mackenzie发明的原型版本,也被称为测谎仪的工具,因为它看了一系列的生理现象如角色¢s心率、呼吸率、血压,和皮肤电导时一个人质疑。虽然在2002年发布的一份报告由美国国家科学院表示,poly-graphs不是完全可靠(作为衡量压力比真实性),毫无疑问,各种生理现象可以关联到撒谎。 |
| 如果这样的模棱两可的东西说实话可以预测和关联的基本生理特性如ana-lyzed测谎仪,它不是一个大的飞跃信仰考虑使用生理学量化一个角色¢年代等内部状态压力、挫折、兴趣水平,兴奋,注意,困倦,影响[2001年皮卡,皮卡德等人2001)。事实上,有研究表明,这些东西实际上可以accu-rately量化,而且这些措施可以dem-onstrate高度的相关性和一致性之间的互动群体,是否被刺激而被动地看电影(马丹et al . 2004年)或涉及的高度交互动态的精神病患者和治疗师[玛莎2002]。 |
实验方法 |
| 人工神经网络的主题选择和协议: |
| 研究人口来自不同社区回答招聘邮件发送到邮件列表。和书面同意从所有参与者获得批准。所有的被试都是大学生,健康成年雄性个体的本科生和gradu-ate学校所有受试者的自我——传说中的扑克afi-cionados玩半定期,虽然技术水平范围从初学者到球员的利润高风险游戏。在扑克physiometrics研究中,球员的生理学和behav-ioral状态31日接管比赛,再现401年的扑克。每个主题是成对真实live-money一朵朵玩家玩游戏的不限注德州他们¢em足智多谋的风格的比赛。运动员参与比赛,这通常包括10之间的持续时间-30分钟,每个玩家的生理和行为状态记录和注释使用LiveNet系统,一个灵活的传感平台唱[2005]。 |
| 经济利益是在生成压力在这项研究中,球员们被要求玩真钱买入“赢者通吃”的比赛。受试者配对其他玩家有类似的金融风险阈值5美元到20美元之间(支持/比赛)。的playerA¢年代自我报告的技能水平和风险承受能力也记录下玩家为了匹配以及提供额外的基线信息。 |
| BioRecord应用程序是用来记录多通道生理通过每只手的持续时间,以及时间戳在比赛中有趣的注释。这些数据包括心率、皮肤电导、温度、热流、语音功能,和运动数据。录音是每个玩家在每一方面的基础上完成的。每个球员的多通道数据流也互相同步。 |
| 人工神经网络主观和客观结果数据: |
| 除了生理和行为收集的数据,每个主题被要求填写一份比赛日记每只手的末尾。这种形式要求信息的sub-jective评级playerA¢年代的精神状态以及客观的信息。主观措施包括playerA¢年代自我利益,兴奋,幸福,和压力水平,所有评级等级1 - 10(受试者被要求给他们的当前状态相对于典型的情感活动,他们认为玩扑克)。客观结果数据是否个人赢了或输了,是否他们吓唬(即小虚张声势,中虚张声势,大型虚张声势,或者semi-bluff),是否有一个总手了,手是否bad-beat(定义为当一个大量数学青睐手导致损失),和下注的金额也记录下来。这种组合的主观措施以及客观结果与生理搜集有关。我们关注情况的分析,在联赛中,传统上被认为是高应力(大虚张声势,总、bad-beat和主观压力情况下大于7的等级在1 - 10的范围内)。 |
| 人工神经网络人类受试者批准: |
| 获取人体的批准,我们需要遵守委员会,我们需要提供文档详细实验协议,主题con-sent过程和招聘。有必要明确地描述每一个类型的数据收集从受试者在这项研究中使用的设备。为了遵守这些规定,我们必须确保个人identifi-able主题信息没有包含在数据收集。 |
数据分析 |
| 每只手的生理和上下文数据单独分割和synchro-nized特殊比赛以前。对于每个手,各种功能源自于心率、皮肤电导,温度,音频,和加速度计数据计算的时间,通常持续30秒之间一个平淡无奇的手几分钟的手。 |
| 鉴于每只手的短时间内,这些特性计算的窗口是整个手的长度。标准心率的平均利率等措施,标准偏差在RR间隔,最小/最大比率,和频域能量和熵比率计算的手。对皮肤conduc-tance、热流和温度、平均主音,斜率变化,和阈值的峰值数量计算。音频特性、能源、基本格式频率谱熵表示的部分,随着时间的推移,这些措施的变化进行了计算,以及动态特性如分数说话时间,和表达率。运动特征,如能源、最大/最小比率,熵和spectro-graphic特性计算。 |
| 为每个individualA¢年代的手,生理和行为特征的计算在整个过程中手玩。两种典型的手是如下图所示。 |
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| 右边的手代表一个non-eventful手synchro-nized两个球员之间的比赛。我们可以看到皮肤电导并没有改变很多,有间歇喷说话。相比之下是最后两个相同的球员之间的比赛。蓝色的球员第一次开始强调(表示的小皮肤电导率上升中途手)。一点之后,他总,促使一个非常大的斜坡在红色的皮肤电导的球员当他考虑他的选择。还要注意之间的差异非常大的心率变异性两只手(有更多的变化在紧张的手)。最后,在压力的大小和数量是安逸的手明显更大。 |
| 特征提取的数据分区存在手到windows(特别是前手的分辨率以及之后的手)。这是因为表达和运动动力学是非常不同的在这些政权,因为人们往往更安静和静止压力situa-tion手决议之前,和完全相反的手。 |
| 计算所有功能在每只手都规范化和z分数找到结果的相关性。有强烈生理相关性的大部分高压situa-tions在玩,尤其是总扮演以及大型虚张声势。尤其是大悬崖边上,发现fre-quency基础心率变异性等特性,低频/高频比值,分数说话,和运动能量是最高度相关的特性,如下表1所示: |
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| 低频/高频比率衡量的PSD特性常常被解释为相对自主神经系统的交感副交感神经活动。低频功率生成主要是交感神经活动,与压力感受性调制低频电源的重要组成部分。相比之下,高频电源来自迷走神经,或由呼吸modu-lated副交感神经活动。因此,低频/高频配给代表一个好的indi-cator sympathetic-vagal平衡,并用于评估自主神经系统的平衡。正如Sec-tion 4.5中所讨论的,研究表明,精神压力增加低频活动和减少高频活动。似乎虚张声势,因为它引发紧张的情况,导致低频sig-nificant增加力量,轻微下降,高频功率。由于低频功率的增加,低频/高频比率是在虚张声势和其他压力situa-tions增加。 |
| 演讲时间特性的分数计算窗口的记录与15秒从删除后(包含生理和行为的变化)的解决。这个特性是虚张声势nega-tively相关。 |
| 第三功能,运动能量,是指能量calcu-lated手架和虚张声势也负相关。我们发现有一个显著的减少意味着运动能量在球员bluff-ing手。 |
| 后来的两个特性(演讲时间和运动能量),有趣是众所周知的虚张声势的扑克有关社区(卡罗2003)。具体来说,当一个人是虚张声势,他或她有意识地试图减少所有的交互,包括停止说话,一动不动,以免给揭穿一个对手的原因。安心的是,这种直觉适用的定量特性相关的虚张声势。 |
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| 总情况下,玩家面对,或发起一个玩,其余的钱是岌岌可危,是另一个压力的情况。总手、皮肤电导峰是最高度相关的特性。下面是一个图显示一个手,一个总玩一半通过后开始有点手。这个信号可以平滑通过一个低通滤波器,然后各级阈值的高峰和低谷的数量在原来的皮肤电导信号。小阈值捕捉小山峰,较大的阈值可以捕捉到一个非常大的皮肤电导峰是高压力事件相关。最基本的HRV指标的标准差RR间隔是第二个最相关的特性。声音能量也最终是最高度相关的声音特征。 |
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| 坏比白天结果不那么相关的生理和行为,但非常相关的行为发生后的手。所有坏跳动的声音和运动能量以及标准差最大汽车相关峰的位置(基本音高变化)。这是有道理的。虽然千差万别,球员被击败的定义char-acteristic非常声乐(烦躁的了),以及移动后激动地手。统计显著性是一个问题,因为记录坏击败扮演相对较少(约19个实例401手扑克)。 |
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| 很多,但不是所有的虚张声势/以上——根据/ bad-beat情况非常紧张的情况下。我们定义了一个紧张的手,任何球员的主观评价他或她的压力到7或以上(从1到10的范围内)。对于这个措施,上述很多相同的特性是高度相关的。皮肤电导特性,large-threshold峰的数量是最好的功能。观察到许多小坡道的皮肤conduc-tance手中,但大坡道的皮肤电导几乎总是corre-sponded高度压力事件。标准差在最大的自相关峰值(一个衡量声音的音高变化)也高度相关。低频/高频比率显示高心率变异性的交感神经兴奋紧张的情况下。 |
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压力和虚张声势的分类 |
| 结果在前一节中指出,有各种各样的皮肤电导,心率变异性,声音,和运动特性,可与各种压力的结果。问的问题是,如果这些简单的生理特性可以用来创建准确分类器之间可以dis-criminate这些结果。特别感兴趣的一个更一般的外部环境压力clas-sification扑克锦标赛,以及潜在的能够识别出当一个人说谎的时候(欺骗)。 |
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| 这些结果似乎符合文学polygraphy(测谎技术)[Podlesny & Raskin 1977]。诸多生理功能都很好理解关联通过自主神经系统对压力的反应。说谎的能力被发现只要一个人功成名就强调不得不撒谎。扑克,两者之间显然是一个高度相关(R = 0.75),作为球员是防止潜在损失的钱。然而,对于在比赛的水平进行,可能是虚张声势变成了马车,人们适应因为它是一种相对常见。 |
结论 |
| 这些初步结果表明它可能与压力,躺在虚张声势的背景下,利益与各种生理功能。使用人工神经网络,我们已经能够确定高应力情况在82%的准确率。我们甚至可以检测躺约有71%的准确率。从本质上讲,我们证明了我们可以确定这些事件从简单ag-gregated期间获得生理特性在问题事件的持续时间变化派生的感应。 |
引用 |
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