倪海波

張丹

當(dāng)一個(gè)人看著眼前發(fā)生的某種場景發(fā)笑時(shí)，如何判斷他的笑是發(fā)自真心還是偽裝？當(dāng)學(xué)校老師盯著教室里某個(gè)神情專注的學(xué)生時(shí)，如何知道他是在認(rèn)真聽課還是在“開小差”？當(dāng)企業(yè)進(jìn)行員工選拔與培訓(xùn)時(shí)，如何根據(jù)員工的能力素質(zhì)進(jìn)行職業(yè)崗位匹配?

隨著社會的高速發(fā)展，心理測量在當(dāng)今社會占據(jù)的比例越來越重，并且在社會各個(gè)領(lǐng)域都有體現(xiàn)，包括但不限于管理、市場消費(fèi)、教育、醫(yī)療等，而且隨著心理測量應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，國家對其的關(guān)注程度也日益增強(qiáng)。

長期以來，清華大學(xué)特別研究員張丹堅(jiān)持運(yùn)用腦電、心率、皮膚電等前沿神經(jīng)生理信號傳感技術(shù)進(jìn)行智能心理測量方向的研究，開展對個(gè)體心理狀態(tài)與心理特質(zhì)的客觀測評。毫無疑問，在當(dāng)下的時(shí)代環(huán)境中，這項(xiàng)研究正滿足社會發(fā)展的需求。“它可以幫助每個(gè)人更好地了解自身心理健康與能力素質(zhì)情況，也有望為國家社會心理服務(wù)體系建設(shè)做出重要貢獻(xiàn)?！睆埖ふf。在談及自己研究內(nèi)容的作用時(shí)，他的眼里總是透露著興奮的光芒。

企業(yè)的人格測評需求

在某家單位的辦公室內(nèi)，領(lǐng)導(dǎo)將10位員工聚集在一起，讓他們通過答題的方式進(jìn)行大五人格的測試，以期選出一位最佳人選調(diào)任某項(xiàng)職位。所謂大五人格是近年來研究者們提出的5種人格描述模型，因其可以涵蓋人格描述的所有方面，因此也被稱為“人格的海洋”。它包含人格的開放性、責(zé)任心、外傾性、宜人性和神經(jīng)質(zhì)性五大因素，其中，開放性包含想象、情感豐富、創(chuàng)造等人格特質(zhì)，責(zé)任心則體現(xiàn)為公正、自律、克制等特質(zhì)，外傾性表現(xiàn)為熱情、社交、活躍等，宜人性指的是利他、依從、謙虛等特質(zhì)，而神經(jīng)質(zhì)性則包含難以平衡焦慮、敵對、脆弱等負(fù)面情緒。

美國工業(yè)組織心理學(xué)會（SIOP）曾經(jīng)過調(diào)研得出，對這些人格特質(zhì)的評測能夠預(yù)測出員工工作表現(xiàn)和工作滿意度、領(lǐng)導(dǎo)有效性及其他重要的工作行為和態(tài)度，尤其是大五人格測試中的盡責(zé)性和神經(jīng)質(zhì)性，可以穩(wěn)定地預(yù)測絕大多數(shù)崗位人員的工作業(yè)績，因此，該測試一直以來被廣泛地應(yīng)用于人力資源管理中。

然而，這種人格描述是通過測評，而非考試的方式得出的，人們只需要選擇對自己而言真實(shí)的選項(xiàng)即可。這就導(dǎo)致了這項(xiàng)測試具有很大的人為“偽裝”空間，被測試的員工只需要根據(jù)一定的原則來選擇對自己有利的選項(xiàng)，即可獲得成功競選該職位的機(jī)會。

因此，作為測評員工工作素質(zhì)的大五人格測評容易淪為形式，并且這種弊端普遍存在于社會中各大試圖將答題作為人事調(diào)動(dòng)決策參考的企業(yè)中。而在這項(xiàng)人格測評中，張丹運(yùn)用腦電、心率、皮膚電等前沿神經(jīng)生理信號傳感技術(shù)，通過腦機(jī)接口與機(jī)器學(xué)習(xí)方法提取情緒腦電響應(yīng)的個(gè)體化特征，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了可預(yù)測個(gè)體大五人格特質(zhì)的自動(dòng)化測量方法，在五個(gè)人格維度上，腦電模型可以準(zhǔn)確、可靠地預(yù)測個(gè)體的自評人格得分。這一測評技術(shù)不僅具有簡潔快速的特點(diǎn)，可在5分鐘左右時(shí)間內(nèi)快速呈現(xiàn)200個(gè)中文情緒詞匯并完成對個(gè)體員工的大五人格量化測量，而且因其通過腦電相應(yīng)提取情緒響應(yīng)的緣故，避免了人為“偽裝”的可能影響，有效地克服了基于主觀自我報(bào)告的量表測量方法在應(yīng)用場景中的局限性，為企業(yè)進(jìn)行相關(guān)人事決策提供了更為客觀及可靠的參考依據(jù)。

以交叉學(xué)科促進(jìn)社會發(fā)展

社會總是在不斷向前發(fā)展的，如果將社會看作一臺日夜不停運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器，那么縱觀人類發(fā)展歷史，科技總是推動(dòng)其進(jìn)步的直接動(dòng)力。如今，張丹運(yùn)用包含腦電、心理學(xué)等先進(jìn)研究在內(nèi)的智能心理測量技術(shù)，努力在新時(shí)代貢獻(xiàn)自己的力量。這種科研能力并非憑空而來，而是經(jīng)過張丹的多年探索與刻苦鉆研不斷沉淀下來的。

若要回顧張丹一路走來的研究歷程，需要將時(shí)鐘倒撥回16年前。彼時(shí)的張丹尚在清華大學(xué)求學(xué)，正站在研究生選擇專業(yè)的人生十字路口。就在舉棋不定之際，他遇上了影響他大半個(gè)研究生涯的貴人——他的研究生導(dǎo)師高上凱教授。作為神經(jīng)工程方向的著名學(xué)者，高上凱教授在腦機(jī)接口領(lǐng)域擁有非常深厚的造詣，她分別于2007年和2011年當(dāng)選美國電子電氣工程師協(xié)會會士（IEEE Fellow）和美國醫(yī)學(xué)與生物工程院會士（AIMBE Fellow）。

“所謂腦機(jī)接口，是指在人或動(dòng)物大腦與外部設(shè)備之間創(chuàng)建的直接連接，實(shí)現(xiàn)腦與設(shè)備的信息交換?！睆埖そ榻B道。這項(xiàng)技術(shù)最初主要是為“漸凍人”而研究的，所謂“漸凍人”是指患有肌萎縮側(cè)索硬化這一類的病人，舉世聞名的已故現(xiàn)代物理學(xué)家霍金便是該病的患者，晚年時(shí)他全身癱瘓，不能言語，通過臉部肌肉帶動(dòng)傳感器打字表達(dá)自己的觀點(diǎn)。而腦機(jī)接口便是為了實(shí)現(xiàn)人類意識的實(shí)時(shí)傳輸，利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，將腦電波信號與動(dòng)作意圖建立映射關(guān)系，讓人類意識在機(jī)器上得以翻譯。

參加2019年中國心理學(xué)會工程心理學(xué)專業(yè)委員會學(xué)術(shù)年會

在研究生時(shí)期，張丹跟隨高上凱教授從事腦機(jī)接口方向的研究，希望通過腦電信號實(shí)現(xiàn)對人腦中意圖信息的提取和應(yīng)用。這段研究被張丹看作是他從事如今智能心理測量研究的起點(diǎn)，因?yàn)檎峭ㄟ^這段經(jīng)歷，他為自己打下了利用計(jì)算設(shè)備和腦電技術(shù)解讀大腦信息的基礎(chǔ)。

如果說，關(guān)于腦機(jī)接口的研究是張丹如今從事智能心理測量研究基礎(chǔ)的“半壁江山”，那么，2006年及其之后的5年間，他跟隨德國漢堡大學(xué)教授進(jìn)行的心理學(xué)研究，則是他從事當(dāng)下研究內(nèi)容的另一大重要助力。

2006年，在清華-漢堡大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士生項(xiàng)目的支持下，張丹有幸認(rèn)識了他在讀博士期間的國外導(dǎo)師，并跟隨其學(xué)習(xí)心理學(xué)領(lǐng)域的知識。在張丹看來，關(guān)于腦機(jī)接口的研究主要作用在于可以通過機(jī)器設(shè)備解讀并翻譯人腦中的意識活動(dòng)等信息，而關(guān)于心理學(xué)的研究，則有助于人們深入解釋人做出某種舉動(dòng)，或者產(chǎn)生某種意識活動(dòng)背后的反應(yīng)機(jī)制，雖為不同領(lǐng)域，但兩者卻互有相通之處。

在深入鉆研的過程中，張丹對心理學(xué)領(lǐng)域了解人、解釋人和改變?nèi)说娜齻€(gè)層次有了深刻的理解。他解釋道，所謂第一個(gè)層面，是指了解人對外界發(fā)生的事物的反應(yīng)狀態(tài)是怎樣的。而第二個(gè)層面則是進(jìn)一步深入了解導(dǎo)致這些反應(yīng)的外部環(huán)境因素以及大腦反應(yīng)機(jī)制等。最后，則是通過以上研究，對包括抑郁、創(chuàng)傷性等應(yīng)激綜合征在內(nèi)的心理疾病患者進(jìn)行治療，改變他們當(dāng)下所處的非健康的心理狀態(tài)。然而，經(jīng)典心理學(xué)研究主要通過對表情、行為、言語等信息來分析人的內(nèi)心，難免受到被觀察者的偽裝性、觀察者的主觀態(tài)度等因素影響，缺乏客觀的判斷標(biāo)準(zhǔn)。博士畢業(yè)后，張丹留在了自己的母校清華大學(xué)，利用自己在腦機(jī)接口領(lǐng)域研究的技術(shù)方法優(yōu)勢開展心理學(xué)研究，努力建立面向個(gè)體測量的腦電客觀量化分析方法，開展智能心理測量方面的研究和應(yīng)用工作。

顯然，這是一條并沒有太多前輩走過，且包含多學(xué)科交叉的科研之路，未來道路上遇到很多艱難險(xiǎn)阻是可以預(yù)見的。但這同時(shí)也是一項(xiàng)能夠?qū)崒?shí)在在地為社會做出貢獻(xiàn)的研究，對張丹來說，這是他作為一名科研工作者必須發(fā)揮的價(jià)值。因此，無論是為了社會，還是為了自身價(jià)值的實(shí)現(xiàn)，他都愿意堅(jiān)持不懈地在這條道路上走下去。

客觀化識別情緒

一直以來，情緒都是心理學(xué)中既古老又充滿活力的重要研究課題。雖然心理學(xué)家們已經(jīng)對情緒的神經(jīng)機(jī)制開展了大量卓有成效的探索，但大部分成果主要集中在消極情緒方面，如抑郁、恐懼、憤怒、焦慮等。隨著時(shí)任美國心理學(xué)會主席的Martin Seligman教授在20世紀(jì)末倡議積極心理學(xué)理念以來，心理學(xué)界開始越來越多地關(guān)注心理學(xué)中積極的一面。在我國，面向積極的心理學(xué)實(shí)踐應(yīng)用也正在得到政府及社會各界的廣泛關(guān)注，有望在促進(jìn)精神文明建設(shè)、提升人民群眾生活幸福感等方面發(fā)揮作用。然而，學(xué)界對積極情緒的認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制理解十分有限，特別是在傳統(tǒng)認(rèn)知心理學(xué)關(guān)于情緒的研究中，對積極情緒的劃分都存在高度簡化的問題，不能有效地表征不同類型的積極情緒。積極情緒的多樣化和復(fù)雜性對現(xiàn)有情緒理論提出了挑戰(zhàn)。

張丹基于腦電、腦血氧等腦影像技術(shù)，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)建立了國際上首個(gè)積極情緒神經(jīng)生理表征模型，并根據(jù)不同類別積極情緒的神經(jīng)生理表征相似性構(gòu)建了基于腦神經(jīng)實(shí)證研究的積極情緒體系，為積極心理學(xué)領(lǐng)域有關(guān)積極情緒的研究工作提供了關(guān)鍵實(shí)證與理論支撐。

但理論上的成就并不能使張丹感到滿足，他內(nèi)心真正想要做的是使自己的研究成果轉(zhuǎn)化落地，為社會創(chuàng)造更大的價(jià)值。為此，張丹在以上成果的基礎(chǔ)上，將研究目光投向了心理疾病的評判方向。

長期以來，我國心理疾病的發(fā)病率不容樂觀，2019年，健康中國行動(dòng)推進(jìn)委員會在發(fā)布的《健康中國行動(dòng)（2019-2030年）》中便提到我國常見精神障礙和心理行為問題人數(shù)正在逐年增多的現(xiàn)象。相關(guān)調(diào)查表明，我國抑郁癥患病率達(dá)到2.1%，焦慮障礙患病率達(dá)4.98%，在心理疾病逐漸成為社會關(guān)注焦點(diǎn)的情況下，如何準(zhǔn)確快速地診斷出咨詢者的患病類型及病情程度，成為了該領(lǐng)域當(dāng)下正在面臨的一項(xiàng)不容忽視的挑戰(zhàn)。因?yàn)椴煌谄胀ㄉ砑膊?，心理疾病很難通過對某項(xiàng)客觀指標(biāo)的分析來做出診斷，到目前為止，很多時(shí)候?qū)π睦韱栴}的診斷依然是通過個(gè)人主觀的判斷與分析來實(shí)現(xiàn)的，并沒有很好的量化手段來對其進(jìn)行完全客觀的判斷，這在相當(dāng)程度上阻礙了對心理疾病患者的治療。

張丹的客觀化情緒識別研究工作可以為解決這一問題提供新的思路：通過情緒識別腦機(jī)接口對心理疾病患者情緒表達(dá)和響應(yīng)障礙進(jìn)行精細(xì)量化，有望構(gòu)建心理疾病的客觀測評方法。張丹創(chuàng)新地提出腦電響應(yīng)的腦機(jī)一致性、微狀態(tài)等可有效支持實(shí)時(shí)個(gè)體化情緒識別的腦電新特征，并開展了一系列基于腦電情緒響應(yīng)的個(gè)體大五人格測評工作，這些工作有望推動(dòng)對心理疾病的客觀篩查和評測工作，引起了學(xué)術(shù)界及社會的關(guān)注。因?yàn)樵谇榫w計(jì)算識別領(lǐng)域的突出貢獻(xiàn)，張丹受邀成為該領(lǐng)域旗艦期刊《IEEE情感計(jì)算匯刊》副主編。相關(guān)研究成果被鳳凰衛(wèi)視《生命密碼》和中央電視臺《新聞30分》、《走近科學(xué)》等主流媒體欄目采訪報(bào)道。

心理與教學(xué)質(zhì)量提升

在將研究成果應(yīng)用于心理疾病治療領(lǐng)域的背后，是張丹一心想要為社會發(fā)展貢獻(xiàn)力量的心，但他所做的遠(yuǎn)不止于此。對張丹而言，情緒計(jì)算識別還可發(fā)揮更多的作用，例如在教育，以及人機(jī)交互等方面。

當(dāng)今社會經(jīng)濟(jì)、科技的迅速發(fā)展，促使著生產(chǎn)方式不斷變革，同時(shí)也促使著人類思維不斷變革。生產(chǎn)方式的變革在一定程度上決定了社會對于人才的需求，進(jìn)而決定了教育對人才的培養(yǎng)方式。在這樣的時(shí)代背景下，如何培養(yǎng)學(xué)生具有適應(yīng)未來社會發(fā)展和個(gè)人終身發(fā)展的核心素養(yǎng)，正在成為當(dāng)前各國基礎(chǔ)教育理論研究和實(shí)踐變革的關(guān)注焦點(diǎn)與熱點(diǎn)。我國一直以來都高度重視教育事業(yè)的發(fā)展，十九大報(bào)告將“教育有質(zhì)量”和“教育現(xiàn)代化”作為未來教育發(fā)展的重要著力點(diǎn)，上述表述在2018年全國教育大會上得到進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)，體現(xiàn)了黨和政府對教育變革新趨勢的關(guān)注和思考。

到目前為止，課堂教學(xué)仍然是基礎(chǔ)教育中教學(xué)活動(dòng)的主要載體，課堂教學(xué)效果是決定教育質(zhì)量的關(guān)鍵基礎(chǔ)。然而以往的教學(xué)效果評測，往往是基于考試測驗(yàn)等對于知識內(nèi)容的評測，而隨著學(xué)習(xí)知識帶來的大腦認(rèn)知能力的提升，比如注意力、執(zhí)行功能等的提升，在以往的教學(xué)測量中是沒有評測的。比如，在教學(xué)課堂中，通常會包含學(xué)習(xí)活躍者、日常學(xué)習(xí)紀(jì)律差者，以及表現(xiàn)相對沉默者3種學(xué)生，對于前兩者，老師可以比較容易地根據(jù)課堂表現(xiàn)了解其學(xué)習(xí)狀態(tài)，但對于在課堂上相對沉默的這部分學(xué)生，老師很難及時(shí)地知道他們當(dāng)下的聽課狀態(tài)，進(jìn)而也就難以有針對性地調(diào)整自己的講課節(jié)奏或者教學(xué)方法。這在相當(dāng)程度上阻礙了精細(xì)化的教學(xué)管理，以及對教學(xué)質(zhì)量的進(jìn)一步提升。

作為程序主席主持2018年清華首屆社會神經(jīng)科學(xué)論壇

對此，張丹將認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)、心理學(xué)、信息科學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的前沿理論方法與技術(shù)進(jìn)展應(yīng)用到課堂教學(xué)情境中，運(yùn)用腦機(jī)接口前沿技術(shù)方法挖掘基于群體腦掃描的課堂教學(xué)效果關(guān)鍵認(rèn)知神經(jīng)指標(biāo)，來實(shí)時(shí)地了解學(xué)生在課堂中的注意力變化。當(dāng)然，群體腦掃描技術(shù)的優(yōu)勢遠(yuǎn)不止如此，讓我們來想象這樣一個(gè)場景，在一間課堂中，一名學(xué)生神情專注地看著桌面或者進(jìn)行思考，那么，如何判斷他正在學(xué)習(xí)老師的教學(xué)內(nèi)容還是在看小說或者思想“開小差”呢？群體腦掃描技術(shù)可以從群體層面對課堂教學(xué)參與者進(jìn)行測量與分析的特點(diǎn)有效地解決了這些問題，根據(jù)教師在課堂上講課內(nèi)容的變化，學(xué)生的注意力集中情況應(yīng)該也是隨之變化的，如果該學(xué)生的注意力在大部分學(xué)生已經(jīng)放緩的情況下依然保持高度集中的話，那么則需要重點(diǎn)注意該學(xué)生的思考內(nèi)容。

面向這一研究目標(biāo)，張丹開展了關(guān)于真實(shí)中學(xué)課堂中的長時(shí)程大規(guī)模數(shù)據(jù)采集工作，目前這一采集工作已經(jīng)積累了200名中學(xué)生為期兩年的腦電、心率、皮電等多模態(tài)神經(jīng)生理數(shù)據(jù)。張丹已經(jīng)從這些數(shù)據(jù)中初步發(fā)現(xiàn)，課堂神經(jīng)生理數(shù)據(jù)與學(xué)生數(shù)學(xué)焦慮、情緒、注意及學(xué)業(yè)表現(xiàn)等關(guān)鍵指標(biāo)具有一定的預(yù)測效力。這些研究發(fā)現(xiàn)可以幫助教育實(shí)踐者從學(xué)習(xí)過程的角度對學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)進(jìn)行更加全面、精細(xì)的評價(jià)。

對于這項(xiàng)研究，張丹頗感驕傲，對他而言，這項(xiàng)研究有望為以人為本的教育教學(xué)過程的改進(jìn)與優(yōu)化提供重要參考信息，促進(jìn)我國人才培養(yǎng)事業(yè)的發(fā)展，是一項(xiàng)能夠切實(shí)促進(jìn)我國社會發(fā)展的工作。

自強(qiáng)不息，厚德載物

如今，張丹早已不是當(dāng)初那個(gè)剛剛踏進(jìn)智能心理測量這個(gè)交叉研究領(lǐng)域的新人，在經(jīng)過多年的刻苦鉆研與探索之后，他已經(jīng)逐步明確了未來的研究路徑。在今后的研究中，他將進(jìn)一步加強(qiáng)交叉學(xué)科融合的學(xué)術(shù)研究，與教育學(xué)研究團(tuán)隊(duì)開展更大規(guī)模的真實(shí)教學(xué)情境數(shù)據(jù)采集，以基礎(chǔ)教育場景為突破口，面向構(gòu)建可以真正理解人類情緒等心理狀態(tài)的新一代智能心理測量愿景貢獻(xiàn)自己的力量。同時(shí)，他還會聚焦相關(guān)研究成果的落地應(yīng)用，特別是在基礎(chǔ)教育和國防科技領(lǐng)域的實(shí)踐應(yīng)用，開發(fā)服務(wù)于國家重大需求的心理學(xué)應(yīng)用產(chǎn)品。

不止如此，張丹計(jì)劃將心理健康測評及行為干預(yù)技術(shù)與生理測量、虛擬現(xiàn)實(shí)、網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)、人工智能等新興技術(shù)結(jié)合，提升傳統(tǒng)干預(yù)技術(shù)的效果，擴(kuò)大心理干預(yù)的應(yīng)用規(guī)模，在形成可規(guī)?；男睦砦C(jī)個(gè)案干預(yù)技術(shù)后，相關(guān)成果可以應(yīng)用到存在潛在心理健康風(fēng)險(xiǎn)的更廣大人民群眾群體中。

張丹認(rèn)為，時(shí)代發(fā)展的浪潮依舊在不斷地向前滾動(dòng)，科技變化更是日新月異，在發(fā)展如此之快的環(huán)境下，若想要保證社會的進(jìn)步跟得上時(shí)代的潮流，就必須要有不斷開拓創(chuàng)新的能力，以及持續(xù)深入的鉆研精神。他提到，清華大學(xué)的校訓(xùn)是“自強(qiáng)不息，厚德載物”，這不僅是一個(gè)民族發(fā)展的需求，也是對個(gè)人進(jìn)步的要求。他說，無論是過去還是今后，他都會以此自我勉勵(lì)，在科研的道路上繼續(xù)走下去，為社會的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。