Leggere le emozioni con un radar a onda continua

LEGGERE LE EMOZIONICON UN RADAR A ONDA CONTINUA Una ricerca portoghese ha sottoposto dei volontari a un test di cattura dello stato d’animo a partire dal ritmo del respiro

Dire che un’emozione ci si legge in volto potrebbe diventare un’affermazione dal valore scientifico incontrovertibile. Soprattutto se, come suggerisce un recente studio portoghese, toccherà a una tecnologia già nota e comunemente in uso l’interpretazione di ciò che il corpo, più precisamente il nostro respiro, prova a dire di noi e del nostro stato d’animo.

Uno studio sulla fattibilità dell’utilizzo del radar a onda continua per il riconoscimento delle emozioni è stato sviluppato nel dipartimento di Elettronica, Telecomunicazioni e Informatica dell’Università di Aveiro, in Portogallo. La ricerca, di cui Carolina Gouveia è l’autrice principale, è stata pubblicata sul numero di aprile della rivista “Biomedical Signal Processing and Control”.

L’indagine ha verificato la possibilità di sfruttare le onde continue nella rilevazione del segnale respiratorio dell’individuo, per poi strutturare una corrispondenza quanto più solida tra il segnale corporeo e l’emozione provata.

Il punto di partenza dello studio è la consapevolezza che le nostre emozioni siano risposte adattive a eventi o stimoli esterni che influenzano il nostro comportamento.

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© sun ok/www.shutterstock.com

Ed è ormai noto che queste reazioni possano essere comunicate anche da alcuni indicatori biologici: ritmo cardiaco, affanno o precisi movimenti del corpo. Ma, attualmente, per misurare il comportamento attraverso le variazioni di questi segnali fisiologici è necessario fare ricorso a una strumentazione che prevede il contatto con il corpo, basti pensare all’elettroencefalogramma o all’elettrocardiogramma. Inoltre, hanno fatto notare gli autori dello studio, proprio il contatto tramite sensori e la consapevolezza del funzionamento delle strumentazioni potrebbe influenzare i risultati della misurazione.

Non è la prima volta che gli scienziati pensano ai radar per rilevare gli stati emotivi nelle persone. Alcuni studi recenti avevano già indagato la materia, puntando a generare algoritmi capaci di “riconoscere” le emozioni. Nel 2016, in occasione dell’International Conference on Mobile Computing and Networking fu presentato l’utilizzo del radar a modulazione di frequenza (FMCW) nel monitoraggio del battito cardiaco durante la visualizzazione di ricordi racchiusi in immagini o musica, e collegando il segnale a sensazioni di gioia, tristezza o rabbia. In que

sto caso era stato utilizzato l’algoritmo di classificazione SVM (Support-Vector Machine), raggiungendo un livello di accuratezza del 72,3%.

Due anni dopo, nel 2018, un team dell’università della California, al summit Asia-Pacific Microwave Conference promosso dall’ Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), ha presentato un’applicazione basata sull’algoritmo k-nearest neighbors (KNN, un algoritmo tipico del machine learning, utilizzato nel riconoscimento dei pattern per classificare oggetti simili a un oggetto dato come target) e su un radar CW per la verifica del segnale respiratorio collegato a quattro emozioni: gioia, tristezza, paura e uno stato di neutralità. In questo caso il tasso di precisione è stato del 67,4%.

Risalgono, inoltre, allo stesso anno altri studi basati sulla risposta allo stress, in cui l’algoritmo SVM è stato utilizzato per provare a distinguere tra stress psicologico

e fisico a partire dalla misurazione del respiro. La sperimentazione portoghese ha utilizzato invece una tecnologia diversa: il radar utilizzato è basato su una tecnologia chiamata Software Defined Radio (SDR), che permette, cioè, di realizzare apparati radio non soltanto grazie all’hardware ma che sono definiti dal software. Questa tecnologia è stata sfruttata per rilevare il respiro, verificando i cambiamenti del suo ritmo man mano che agli individui coinvolti venivano mostrati video collegati alle emozioni da indagare: comici, spaventosi oppure su un genere neutrale come quello del documentario.

Per evitare contaminazioni, i nove partecipanti allo studio erano del tutto ignari del contenuto che avrebbero visionato e venivano testati in tre sessioni distinte, una per ciascuna delle emozioni da “misurare”, a distanza di una settimana l’una dall’altra. La sperimentazione, inoltre, ha elaborato i segnali raccolti con tre algoritmi diversi SVM, KNN e Random Forest. I segnali respiratori dei volontari sono stati acquisiti utilizzando un sistema radar CW chiamato Bio-Radar, abbinato a un apparecchio di certificazione dell’acquisizione del segnale.

L’obiettivo del team era verificare quanto i segnali misurati a distanza possano essere utilizzati per l’identificazione delle emozioni. I risultati, hanno spiegato gli autori della ricerca, sono stati positivi. Dei tre algoritmi utilizzati, quello più efficace è stato il Random Forest che ha permesso di raggiungere una validazione del 65,2%.

A partire da questi risultati, la ricerca portoghese condivide alcuni spunti sull’utilizzo futuro del radar a onda continua. Gli scenari più interessanti appaiono quelli dell’assistenza a pazienti in cura psicologica: captarne con maggiore precisione le emozioni senza ricorrere a indagini invasive potrebbe essere d’aiuto nei processi della diagnosi e della cura di molti disturbi. (S. L.).

L’emotion AI

La possibilità di riconoscere le emozioni è l’obiettivo di numerosi scienziati che sperano di poter applicare la rilevazione a distanza del nostro sentire a svariati campi. Un settore che su questo punto sta investendo molto è quello del marketing, per cui prende sempre più spazio il ricorso all’Emotion AI. L’obiettivo è sfruttare l’intelligenza artificiale per riconoscere e interpretare alcuni segnali di apprezzamento o disturbo di clienti e potenziali acquirenti. La cattura dell’emozione può avvenire attraverso la webcam. Ma le sperimentazioni di Emotion AI indagano anche le modulazioni sonore della nostra voce, per cercare di riconoscere in un’inflessione un segnale di potenziale interesse.