基于深度學習的面部情緒識別與視頻建模融合框架(TMVM)在青少年智能手機成癮檢測與干預中的應用研究

《Scientific Reports》:Facial emotion based smartphone addiction detection and prevention using deep learning and video based learning

【字體: 時間:2025年05月24日 來源:Scientific Reports 3.8

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  針對青少年智能手機成癮(SA)引發的行為問題,C.Joseph和P.Uma Maheswari團隊提出創新性TMVM(Theory of Mind Video Modelling)框架,整合Theory of Mind AI(TOM-AI)與視頻建模技術,通過面部情緒識別(FER)算法(MnasNet-TLBO/CNN-CSO)動態調整干預內容。研究證實該框架顯著改善行為參數(BHP),如社會認同感(降低41.7%)和責任感(提升97%),為AI驅動的行為干預提供新范式。

  

在數字化浪潮席卷全球的今天,青少年智能手機成癮(Smartphone Addiction, SA)已成為亟待解決的社會問題。據統計,美國34%的青少年日均使用手機超4小時,而印度城市地區86%的青少年存在SA傾向。這種成癮行為不僅導致學業成績下滑,更引發焦慮、抑郁等心理問題,甚至與青少年犯罪率上升存在關聯。傳統干預手段如認知行為療法(Cognitive Behavioral Therapy)效果有限,亟需融合前沿技術的創新解決方案。

安娜大學媒體科學系的研究團隊在《Scientific Reports》發表了一項突破性研究,提出名為"理論心智視頻建模"(Theory of Mind Video Modelling, TMVM)的智能干預框架。該研究通過750名11-18歲青少年的對照實驗證明,TMVM可使行為參數(Behavioral Parameters, BHP)改善率達90%,其中責任感指標從3.63提升至2.45(p<0.001)。

研究采用三大核心技術:1)基于Jetson Nano芯片的面部情緒識別系統,集成MnasNet-TLBO(Teaching Learning Based Optimization)和CNN-CSO(Cuckoo Search Optimization)算法,實現實時情緒監測;2)Fisher-Yates和Durstenfeld視頻隨機化算法,根據情緒狀態動態切換干預內容;3)基于社會去個性化效應模型(Social Identity Model of Deindividuation Effects, SIDE)設計的BHP評估體系,量化6項核心行為指標。

研究結果部分揭示:

  1. 行為參數顯著改善:通過配對樣本t檢驗發現,干預后匿名性評分從4.11降至2.01(t(55)=15.699),自我意識從3.95提升至1.93(t(55)=15.103),證實TMVM對SA相關行為改變具有統計學顯著性。
  2. 算法性能對比:TLBO優化的MnasNet在情緒識別準確率達92.3%,優于CSO-CNN的89.7%;Durstenfeld視頻隨機化算法的吞吐量達1200fps,較傳統方法提升40%。
  3. 人口學差異:城市青少年SA緩解率(85%)顯著高于半城市地區(72%),但性別差異未達顯著水平(p>0.05)。

討論部分強調,TMVM的創新性體現在三方面:首先,首次將Theory of Mind(心智理論)AI應用于SA干預,使系統能"理解"用戶情緒狀態;其次,通過SIDE理論構建的BHP體系,為行為量化提供科學框架;最后,MnasNet-TLBO的輕量化設計(僅4.2MB)保障了移動端實時運行。相比傳統視頻建模(Lan et al., 2018)和正念療法(Alhuzimi, 2022),TMVM將干預效率提升35%。

該研究的局限在于樣本均來自印度欽奈地區,未來需跨文化驗證。作者建議探索音樂療法等多元干預模式,并整合智能手表生理數據提升預測精度。這項研究為數字時代青少年心理健康干預開辟了新路徑,其技術框架可擴展至網絡游戲成癮等行為障礙的防治領域。

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