Распознавание психоэмоционального состояния дистанционного студента по устной речи адаптивными интеллектуальными информационными технологиями

Автор: Брестер Кристина Юрьевна, Вишневская Софья Романовна, Семенкина Ольга Эрнестовна

Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau

Рубрика: Математика, механика, информатика

Статья в выпуске: 3 (55), 2014 года.

Бесплатный доступ

Для преодоления негативных последствий и развития речевой коммуникативной компетенции дистанционного студента необходимо совершенствовать речевые диалоговые системы общения «человек-компьютер», что немыслимо без обеспечения возможности распознавания эмоций и психологического состояния обучающегося. Рассматривается процедура извлечения информативных признаков, основанная на адаптивном многокритериальном генетическом алгоритме, исследуется ее эффективность в сочетании с различными классификационными моделями. Результаты тестирования реализованного алгоритмического аппарата демонстрируют его эффективность и обосновывают целесообразность использования в модулях диалоговых систем, в частности, для распознавания эмоций в процессе дистанционного обучения.

Еще

Дистанционное обучение, интеллектуальная диалоговая система, распознавание эмоций, адаптивный многокритериальный генетический алгоритм, классификатор

Короткий адрес: https://sciup.org/148177288

IDR: 148177288   |   УДК: 519.87

Speech-based emotion recognition of the distant student with adaptive intellectual information technologies

To overcome the negative sides of distance education and to develop the communicative competence of the distant student, it is necessary to improve the interactive dialogue systems, in particular, to realize the opportunity of speaker state recognition. Although lots of excellent results have already been achieved in this sphere, there are some open questions. Recently scientists have developed various program systems which are good at extracting numerical characteristics from speechsignals. Unfortunately, the amount of features might be huge that becomes a challenge for classification models. Therefore it is significant to determine relevant features from data sets. In this paper we consider the feature selection procedure that is based on the adaptive multi-objective evolutionary algorithm and investigate its efficiency in combination with different classification models. Generally, the feature selection procedure can be organized as a wrapper approach or a filter one. Compared with the wrapper approach, the second technique requires less computational resources and also demonstrates good results. Therefore in this research we implemented the feature selection procedure according to the scheme of the filter approach. Furthermore, to avoid choosing the genetic algorithm settings we developed a self-adaptive modification of the conventional multi-objective genetic algorithm. Due to application of the self-adaptive heuristic optimization procedure it became possible not only to improve the performance of involved classifiers but also to reduce the number of selected features essentially. Obtained results demonstrate high performance of the developed algorithmic scheme and imply the reasonableness of its usage in the dialogue system modules for recognition of student emotions distantly.

Еще

Список литературы Распознавание психоэмоционального состояния дистанционного студента по устной речи адаптивными интеллектуальными информационными технологиями

  • Прикладная статистика: Классификации и снижение размерности: справ. изд./С.А. Айвазян [и др.]; под ред. С.А. Айвазяна. М.: Финансы и статистика, 1989, 607 с.
  • Brester C., Semenkin E., Sidorov M., Minker W. Self-adaptive multi-objective genetic algorithms for feature selection//Proceedings of International Conference on Engineering and Applied Sciences Optimization (OPT-i’14). 2014. P. 1838-1846.
  • Kohavi R., John G.H. Wrappers for feature subset selection//Artificial Intelligence, 97. 1997. P. 273-324.
  • Venkatadri M., Srinivasa Rao K. A multiobjective genetic algorithm for feature selection in data mining//International J. of Computer Science and Information Technologies. 2010. Vol. 1, no. 5. P. 443-448.
  • Brester C., Sidorov M., Semenkin E. Acoustic Emotion Recognition: Two Ways of Features Selection Based on Self-Adaptive Multi-Objective Genetic Algorithm//Proceedings of the Intern. Conf. on Informatics in Control, Automation and Robotics (ICINCO). 2014. P. 851-855.
  • Zitzler E., Thiele L. Multiobjective evolutionary algorithms: A comparative case study and the strength pareto approach//Evolutionary Computation, IEEE Transactions on. 1999. Vol. 3, no. 4. P. 257-271.
  • Semenkin E., Semenkina M. Self-configuring Genetic Algorithm with Modified Uniform Crossover Operator//Advances in Swarm Intelligence: Lecture Notes in Computer Science 7331. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 2012. P. 414-421.
  • Семенкина М.Е. Самоадаптивные эволюционные алгоритмы проектирования информационных технологий интеллектуального анализа данных//Искусственный интеллект и принятие решений. 2013. № 1. С. 13-23.
  • Khritonenko D.I., Semenkin E.S. Distributed selfconfiguring evolutionary algorithms for artificial neural networks design//Вестник СибГАУ. 2013. № 4 (50). С. 112-116.
  • Stanovov V.V., Semenkin E.S. Self-adjusted evolutionary algorithms based approach for automated design of fuzzy logic systems//Вестник СибГАУ. 2013. № 4 (50). С. 148-152.
  • Eiben A.E., Hinterding R., Michalewicz Z. Parameter control in evolutionary algorithms//IEEE Transactions on Evolutionary Computation. 1999. 3(2). Рp. 124-141.
  • Daridi F., Kharma N., Salik, J. Parameterless genetic algorithms: review and innovation//IEEE Canadian Review. 2004. (47). P. 19-23.
  • Sergienko R., Semenkin E. Competitive Cooperation for Strategy Adaptation in Coevolutionary Genetic Algorithm for Constrained Optimization//IEEE World Congress on Computational Intelligence (WCCI’2010). Barcelona, Spain, 2010. P. 1626-1631.
  • Сергиенко Р. Б. Исследование эффективности коэволюционного генетического алгоритма условной оптимизации//Вестник СибГАУ. 2009. № 3. С. 31-36.
  • Hall M. [et al.]. The WEKA Data Mining Software: An Update, SIGKDD Explorations. 2009. Vol. 11, iss. 1.
  • Burkhardt F. [et al.]. A database of german emotional speech//In Interspeech. 2005. P. 1517-1520.
  • Haq S., Jackson P. Machine Audition: Principles, Algorithms and Systems, chapter Multimodal Emotion Recognition//IGI Global, Hershey PA. Aug. 2010. P. 398-423.
  • Schmitt A., Ultes S., Minker W. A parameterized and annotated corpus of the cmu let’s go bus information system//In Intern. Conf. on Language Resources and Evaluation (LREC). 2012.
  • Eyben F., Wöllmer M., Schuller B. Opensmile: the munich versatile and fast opensource audio feature extractor//Proceedings of the Intern. Conf. on Multimedia, 2010. ACM. P. 1459-1462.
  • Boersma P. Praat, a system for doing phonetics by computer//Glot international. 2002. 5(9/10). P. 341-345.
Еще