Sensory and emotional experiences such as pain and empathy are essential for mental and physical health. Cognitive neuroscience has been working on revealing mechanisms underlying pain and empathy. Furthermore, as trending research areas, computational pain recognition and empathic artificial intelligence (AI) show progress and promise for healthcare or human-computer interaction. Although AI research has recently made it increasingly possible to create artificial systems with affective processing, most cognitive neuroscience and AI research do not jointly address the issues of empathy in AI and cognitive neuroscience. The main aim of this paper is to introduce key advances, cognitive challenges and technical barriers in computational pain recognition and the implementation of artificial empathy. Our discussion covers the following topics: How can AI recognize pain from unimodal and multimodal information? Is it crucial for AI to be empathic? What are the benefits and challenges of empathic AI? Despite some consensus on the importance of AI, including empathic recognition and responses, we also highlight future challenges for artificial empathy and possible paths from interdisciplinary perspectives. Furthermore, we discuss challenges for responsible evaluation of cognitive methods and computational techniques and show approaches to future work to contribute to affective assistants capable of empathy.

In this chapter, we review and discuss the transformation of AI technology in HCI/UX work and assess how AI technology will change how we do the work. We first discuss how AI can be used to enhance the result of user research and design evaluation. We then discuss how AI technology can be used to enhance HCI/UX design. Finally, we discuss how AI-enabled capabilities can improve UX when users interact with computing systems, applications, and services.

Charisma is considered as one's ability to attract and potentially also influence others. Clearly, there can be considerable interest from an artificial intelligence's (AI) perspective to provide it with such skill. Beyond, a plethora of use cases opens up for computational measurement of human charisma, such as for tutoring humans in the acquisition of charisma, mediating human-to-human conversation, or identifying charismatic individuals in big social data. A number of models exist that base charisma on various dimensions, often following the idea that charisma is given if someone could and would help others. Examples include influence (could help) and affability (would help) in scientific studies or power (could help), presence, and warmth (both would help) as a popular concept. Modelling high levels in these dimensions for humanoid robots or virtual agents, seems accomplishable. Beyond, also automatic measurement appears quite feasible with the recent advances in the related fields of Affective Computing and Social Signal Processing. Here, we, thereforem present a blueprint for building machines that can appear charismatic, but also analyse the charisma of others. To this end, we first provide the psychological perspective including different models of charisma and behavioural cues of it. We then switch to conversational charisma in spoken language as an exemplary modality that is essential for human-human and human-computer conversations. The computational perspective then deals with the recognition and generation of charismatic behaviour by AI. This includes an overview of the state of play in the field and the aforementioned blueprint. We then name exemplary use cases of computational charismatic skills before switching to ethical aspects and concluding this overview and perspective on building charisma-enabled AI.

这项工作对最近的努力进行了系统的综述（自2010年以来），旨在自动分析面对面共同关联的人类社交互动中显示的非语言提示。专注于非语言提示的主要原因是，这些是社会和心理现象的物理，可检测到的痕迹。因此，检测和理解非语言提示至少在一定程度上意味着检测和理解社会和心理现象。所涵盖的主题分为三个：a）建模社会特征，例如领导力，主导，人格特质，b）社会角色认可和社会关系检测以及c）群体凝聚力，同情，rapport和so的互动动态分析向前。我们针对共同的相互作用，其中相互作用的人永远是人类。该调查涵盖了各种各样的环境和场景，包括独立的互动，会议，室内和室外社交交流，二元对话以及人群动态。对于他们每个人，调查都考虑了非语言提示分析的三个主要要素，即数据，传感方法和计算方法。目的是突出显示过去十年的主要进步，指出现有的限制并概述未来的方向。

为了帮助现有的Telemental Mechanical服务，我们提出Deeptmh，这是一种通过提取对应于心理学文献经常使用的情感和认知特征的潜视和认知特征来模拟Telemental Mealth Session视频的新框架。我们的方法利用半监督学习的进步来解决Telemental Healts Sessience视频领域的数据稀缺，包括多模式半监督GaN，以检测Telemental卫生课程中的重要心理健康指标。我们展示了我们框架的有用性和与现有工作中的两项任务对比：参与回归和价值回归，这两者都对心理学家在眼药性健康会议期间对心理学家很重要。我们的框架报告了RMSE在参与回归中的RMSE方法的40％，并在价值唤醒回归中的SOTA方法中的50％改善。为了解决Telemental Health空间中公开的数据集的稀缺性，我们发布了一个新的数据集，Medica，用于心理健康患者参与检测。我们的数据集，Medica由1299个视频组成，每节3秒长。据我们所知，我们的方法是基于心理驱动的情感和认知功能来模拟Telemental Healts会话数据的第一种方法，这也通过利用半监督设置来解决数据稀疏性。

最近围绕语言处理模型的复杂性的最新炒作使人们对机器获得了类似人类自然语言的指挥的乐观情绪。人工智能中自然语言理解的领域声称在这一领域取得了长足的进步，但是，在这方面和其他学科中使用“理解”的概念性清晰，使我们很难辨别我们实际上有多近的距离。目前的方法和剩余挑战的全面，跨学科的概述尚待进行。除了语言知识之外，这还需要考虑我们特定于物种的能力，以对，记忆，标签和传达我们（足够相似的）体现和位置经验。此外，测量实际约束需要严格分析当前模型的技术能力，以及对理论可能性和局限性的更深入的哲学反思。在本文中，我将所有这些观点（哲学，认知语言和技术）团结在一起，以揭开达到真实（人类般的）语言理解所涉及的挑战。通过解开当前方法固有的理论假设，我希望说明我们距离实现这一目标的实际程度，如果确实是目标。

动物运动跟踪和姿势识别的进步一直是动物行为研究的游戏规则改变者。最近，越来越多的作品比跟踪“更深”，并解决了对动物内部状态（例如情绪和痛苦）的自动认识，目的是改善动物福利，这使得这是对该领域进行系统化的及时时刻。本文对基于计算机的识别情感状态和动物的疼痛的研究进行了全面调查，并涉及面部行为和身体行为分析。我们总结了迄今为止在这个主题中所付出的努力 - 对它们进行分类，从不同的维度进行分类，突出挑战和研究差距，并提供最佳实践建议，以推进该领域以及一些未来的研究方向。

公开演讲期间的压力很普遍，会对绩效和自信产生不利影响。已经进行了广泛的研究以开发各种模型以识别情绪状态。但是，已经进行了最少的研究，以实时使用语音分析来检测公众演讲期间的压力。在这种情况下，当前的审查表明，算法的应用未正确探索，并有助于确定创建合适的测试环境的主要障碍，同时考虑当前的复杂性和局限性。在本文中，我们介绍了我们的主要思想，并提出了一个应力检测计算算法模型，该模型可以集成到虚拟现实（VR）应用程序中，以创建一个智能的虚拟受众，以提高公开讲话技能。当与VR集成时，开发的模型将能够通过分析与指示压力的生理参数相关的语音功能来实时检测过度压力，并帮助用户逐渐控制过度的压力并改善公众演讲表现

最近十年表明，人们对机器人作为福祉教练的兴趣越来越大。但是，尚未提出针对机器人设计作为促进心理健康的教练的凝聚力和全面的准则。本文详细介绍了基于基于扎根理论方法的定性荟萃分析的设计和道德建议，该方法是通过三项以用户为中心的涉及机器人福祉教练的三个不同的以用户为中心进行的，即：（1）与参与性设计研究一起进行的。 11名参与者由两位潜在用户组成，他们与人类教练一起参加了简短的专注于解决方案的实践研究，以及不同学科的教练，（2）半结构化的个人访谈数据，这些数据来自20名参加积极心理学干预研究的参与者借助机器人福祉教练胡椒，（3）与3名积极心理学研究的参与者以及2名相关的福祉教练进行了一项参与式设计研究。在进行主题分析和定性荟萃分析之后，我们将收集到收敛性和不同主题的数据整理在一起，并从这些结果中提炼了一套设计准则和道德考虑。我们的发现可以在设计机器人心理福祉教练时考虑到关键方面的关键方面。

在过去的几十年中，认知和情感神经科学的研究强调，情感对于人类的智力至关重要，实际上与认知密不可分。同时，对机器人和人造药物中的模拟和建模与情绪相关的过程的兴趣越来越大。在本意见论文中，我们的目标是提供情感建模中当前景观的快照，并展示神经科学如何帮助推动当前的最新技术。我们从研究三个领域的现有文献概述：情感计算，社会机器人技术和神经机构。简要地总结了关于自然情绪的当前知识状态，然后强调了人工情感中现有的建议如何与神经科学证据充分接触。最后，我们提供了一系列原则，以帮助指导未来的人工情感和智能机器的研究。总体而言，我们认为，机器人模型中与情绪相关的过程的更强整合对于未来智能机器中类似人类行为的设计至关重要。这种整合不仅会有助于发展能够解决现实世界问题的自主社会机器的发展，而且有助于促进对人情绪的理解。

过去二十年来看待人工智能的巨大进步。计算能力方面的指数增长使我们希望发展为机器人等人。问题是：我们在那里吗？也许不会。随着认知科学的整合，人工智能（AI）的“人为”特征可能很快被“聪明”所取代。这将有助于开发更强大的AI系统，并同时让我们更好地了解人脑如何运作。我们讨论弥合这两个领域的各种可能性和挑战以及如何互相受益。我们认为，由于开发这样的先进系统需要更好地了解人类大脑的可能性，AI接管人类文明的可能性很低。

信号处理是几乎任何传感器系统的基本组件，具有不同科学学科的广泛应用。时间序列数据，图像和视频序列包括可以增强和分析信息提取和量化的代表性形式的信号。人工智能和机器学习的最近进步正在转向智能，数据驱动，信号处理的研究。该路线图呈现了最先进的方法和应用程序的关键概述，旨在突出未来的挑战和对下一代测量系统的研究机会。它涵盖了广泛的主题，从基础到工业研究，以简明的主题部分组织，反映了每个研究领域的当前和未来发展的趋势和影响。此外，它为研究人员和资助机构提供了识别新前景的指导。

MetaVerse，巨大的虚拟物理网络空间，为艺术家带来了前所未有的机会，将我们的身体环境的每个角落与数字创造力混合。本文对计算艺术进行了全面的调查，其中七个关键主题与成权相关，描述了混合虚拟物理现实中的新颖艺术品。主题首先涵盖了MetaVerse的建筑元素，例如虚拟场景和字符，听觉，文本元素。接下来，已经反映了诸如沉浸式艺术，机器人艺术和其他用户以其他用户的方法提供了沉浸式艺术，机器人艺术和其他用户中心的若干非凡类型的新颖创作。最后，我们提出了几项研究议程：民主化的计算艺术，数字隐私和搬迁艺术家的安全性，为数字艺术品，技术挑战等等的所有权认可。该调查还担任艺术家和搬迁技术人员的介绍材料，以开始在超现实主义网络空间领域创造。

情绪可以提供自然的交流方式，以补充许多领域中社交机器人（例如文本和语音）现有的多模式能力。我们与112、223和151名参与者进行了三项在线研究，以调查使用情绪作为搜救（SAR）机器人的交流方式的好处。在第一个实验中，我们研究了通过机器人的情绪传达与SAR情况有关的信息的可行性，从而导致了从SAR情况到情绪的映射。第二项研究使用控制控制理论是推导此类映射的替代方法。此方法更灵活，例如允许对不同的情绪集和不同机器人进行调整。在第三个实验中，我们使用LED作为表达通道为外观受限的室外现场研究机器人创建了情感表达。在各种模拟的SAR情况下，使用这些情感表达式，我们评估了这些表达式对参与者（采用救援人员的作用）的影响。我们的结果和提议的方法提供了（a）有关情感如何帮助在SAR背景下传达信息的见解，以及（b）在（模拟）SAR通信环境中添加情绪为传播方式的有效性的证据。

早期发现焦虑症对于减少精神障碍患者的苦难并改善治疗结果至关重要。基于MHealth平台的焦虑筛查在提高筛选效率和降低筛查成本方面具有特殊实用价值。实际上，受试者的身体和心理评估中移动设备的差异以及数据质量不均匀的问题和现实世界中数据的少量数据量使现有方法无效。因此，我们提出了一个基于时空特征融合的框架，用于非触发焦虑。为了降低数据质量不平衡的影响，我们构建了一个基于“ 3DCNN+LSTM”的特征提取网络，并融合了面部行为和非接触式生理学的时空特征。此外，我们设计了一种相似性评估策略，以解决较小的数据样本量导致模型准确性下降的问题。我们的框架已通过现实世界中的机组数据集进行了验证，并且两个公共数据集UBFC-Phys和Swell-KW。实验结果表明，我们框架的总体性能要比最新的比较方法更好。

在流行媒体中，人造代理商的意识出现与同时实现人类或超人水平智力的那些相同的代理之间通常存在联系。在这项工作中，我们探讨了意识和智力之间这种看似直观的联系的有效性和潜在应用。我们通过研究与三种当代意识功能理论相关的认知能力：全球工作空间理论（GWT），信息生成理论（IGT）和注意力模式理论（AST）。我们发现，这三种理论都将有意识的功能专门与人类领域将军智力的某些方面联系起来。有了这个见解，我们转向人工智能领域（AI），发现尽管远未证明一般智能，但许多最先进的深度学习方法已经开始纳入三个功能的关键方面理论。确定了这一趋势后，我们以人类心理时间旅行的激励例子来提出方式，其中三种理论中每种理论的见解都可以合并为一个单一的统一和可实施的模型。鉴于三种功能理论中的每一种都可以通过认知能力来实现这一可能，因此，具有精神时间旅行的人造代理不仅具有比当前方法更大的一般智力，而且还与我们当前对意识功能作用的理解更加一致在人类中，这使其成为AI研究的有希望的近期目标。

数字化和自动化方面的快速进步导致医疗保健的加速增长，从而产生了新型模型，这些模型正在创造新的渠道，以降低成本。 Metaverse是一项在数字空间中的新兴技术，在医疗保健方面具有巨大的潜力，为患者和医生带来了现实的经验。荟萃分析是多种促成技术的汇合，例如人工智能，虚拟现实，增强现实，医疗设备，机器人技术，量子计算等。通过哪些方向可以探索提供优质医疗保健治疗和服务的新方向。这些技术的合并确保了身临其境，亲密和个性化的患者护理。它还提供自适应智能解决方案，以消除医疗保健提供者和接收器之间的障碍。本文对医疗保健的荟萃分析提供了全面的综述，强调了最新技术的状态，即采用医疗保健元元的能力技术，潜在的应用程序和相关项目。还确定了用于医疗保健应用的元元改编的问题，并强调了合理的解决方案作为未来研究方向的一部分。

Many theories, based on neuroscientific and psychological empirical evidence and on computational concepts, have been elaborated to explain the emergence of consciousness in the central nervous system. These theories propose key fundamental mechanisms to explain consciousness, but they only partially connect such mechanisms to the possible functional and adaptive role of consciousness. Recently, some cognitive and neuroscientific models try to solve this gap by linking consciousness to various aspects of goal-directed behaviour, the pivotal cognitive process that allows mammals to flexibly act in challenging environments. Here we propose the Representation Internal-Manipulation (RIM) theory of consciousness, a theory that links the main elements of consciousness theories to components and functions of goal-directed behaviour, ascribing a central role for consciousness to the goal-directed manipulation of internal representations. This manipulation relies on four specific computational operations to perform the flexible internal adaptation of all key elements of goal-directed computation, from the representations of objects to those of goals, actions, and plans. Finally, we propose the concept of `manipulation agency' relating the sense of agency to the internal manipulation of representations. This allows us to propose that the subjective experience of consciousness is associated to the human capacity to generate and control a simulated internal reality that is vividly perceived and felt through the same perceptual and emotional mechanisms used to tackle the external world.

虽然AI有利于人类，但如果没有适当发展，它也可能会损害人类。 HCI工作的重点是从与非AI计算系统的传统人类交互转换，以与AI系统交互。我们在HCI视角下开展了高级文献综述，对当前工作的整体分析。我们的审核和分析突出了AI技术引入的新变更以及HCI专业人员在AI系统开发中应用人以人为本的AI（HCAI）方法时，新挑战的新挑战。我们还确定了与AI系统人类互动的七个主要问题，其中HCI专业人员在开发非AI计算系统时没有遇到。为了进一步实现HCAI方法的实施，我们确定了与特定的HCAI驱动的设计目标相关的新的HCI机会，以指导HCI专业人员解决这些新问题。最后，我们对当前HCI方法的评估显示了这些方法支持开发AI系统的局限性。我们提出了可以帮助克服这些局限性的替代方法，并有效帮助HCI专业人员将HCAI方法应用于AI系统的发展。我们还为HCI专业人员提供战略建议，以有效影响利用HCAI方法的AI系统的发展，最终发展HCAI系统。

最近的自主代理和机器人的应用，如自动驾驶汽车，情景的培训师，勘探机器人和服务机器人带来了关注与当前生成人工智能（AI）系统相关的至关重要的信任相关挑战。尽管取得了巨大的成功，基于连接主义深度学习神经网络方法的神经网络方法缺乏解释他们对他人的决策和行动的能力。没有符号解释能力，它们是黑色盒子，这使得他们的决定或行动不透明，这使得难以信任它们在安全关键的应用中。最近对AI系统解释性的立场目睹了可解释的人工智能（XAI）的几种方法;然而，大多数研究都专注于应用于计算科学中的数据驱动的XAI系统。解决越来越普遍的目标驱动器和机器人的研究仍然缺失。本文评论了可解释的目标驱动智能代理和机器人的方法，重点是解释和沟通代理人感知功能的技术（示例，感官和愿景）和认知推理（例如，信仰，欲望，意图，计划和目标）循环中的人类。审查强调了强调透明度，可辨与和持续学习以获得解释性的关键策略。最后，本文提出了解释性的要求，并提出了用于实现有效目标驱动可解释的代理和机器人的路线图。