المجلة الدولية للعلوم والتقنية

International Science and Technology Journal

مجلة علمية محكمة ينشرها

تحت إشراف


مجلة مفتوحة الوصول

ISSN: 2519-9854 (Online)

ISSN: 2519-9846 (Print)

DOI: www.doi.org/10.62341/ISTJ

مجلة علمية محكّمة تهتم بنشر البحوث والدراسات في مجال العلوم التطبيقية، تصدر دورياً تحت إشراف نخبة من الأساتذة

ينشرها

تحت إشراف

Adaptive HCI Systems with GRU-Based User Emotion Recognition and Response Prediction

الملخص
تطور التفاعل بين الإنسان والحاسوب ليشمل أنظمة متطورة قادرة على التعرف على مشاعر المستخدم والاستجابة لها، مما يعزز تجربة المستخدم من خلال جعل التفاعلات أكثر سهولة وتفاعلية. يعرض هذا البحث طرق تطوير أنظمة التفاعل بين الإنسان والحاسوب التكيفية التي تستخدم شبكات عصبية من نوع GRU للتعرف على المشاعر والتنبؤ بالاستجابة. إن الهدف الأساسي للبحث هو إنشاء واجهات تتكيف ديناميكيًا بناءً على الحالة العاطفية للمستخدم، وبالتالي تحسين قابلية الاستخدام والرضا عبر تطبيقات مختلفة، بما في ذلك الرعاية الصحية والتعليم وخدمة العملاء. لقد ابرزت النماذج القائمة على GRU فعاليتها بشكل خاص لهذه المهمة نظرًا لقدرتها على التعامل مع البيانات المتسلسلة والتقاط التبعيات الزمنية المتأصلة في التعبيرات العاطفية وذلك من خلال معالجة المدخلات متعددة الوسائط مثل: تعبيرات الوجه، وتحسين الصوت، والنص، والإشارات الفسيولوجية، ويمكن لهذه الأنظمة اكتشاف المشاعر والتنبؤ بها بدقة في الوقت الفعلي. تعمل هذه الدراسة على مجموعة بيانات DEAP، التي تتضمن تخطيط كهربية الدماغ والتسجيلات الفسيولوجية الأخرى جنبًا إلى جنب مع التصنيفات العاطفية التي يتم تقييمها ذاتيًا، كمورد أساسي لتدريب هذه النماذج والتحقق من صحتها. يتضمن النهج المقترح معالجة مسبقة للبيانات الفسيولوجية باستخدام تقنيات مثل التطبيع الأدنى والأقصى min-max normalization لضمان الاتساق والاستقرار أثناء تدريب النموذج، ثم تتعلم نماذج GRU كيفية ربط هذه المدخلات بالحالات العاطفية المقابلة، والاستفادة من قدرات الذاكرة الخاصة بها للاحتفاظ بالأنماط الزمنية وتفسيرها. تمكن الطبيعة التكيفية لهذه الأنظمة من تقديم استجابات مخصصة، مثل تعديل تخطيط الواجهة أو تقديم الدعم عند اكتشاف المشاعر السلبية. إن تنفيذ التعرف على المشاعر والتنبؤ بالاستجابة المستند إلى GRU في أنظمة HCI يحمل إمكانات كبيرة لتعزيز تفاعلات المستخدم من خلال جعلها أكثر استجابة وذكاءً عاطفيًا. يوضح هذا البحث فعالية نماذج GRU في مراقبة المشاعر في الوقت الفعلي ويسلط الضوء على تطبيقاتها في إنشاء واجهات تقنية أكثر تكيفًا وتعاطفًا، تم تنفيذ النموذج المقترح في Python الذي عرف دقة تبلغ حوالي 99.12٪ وهي أعلى من الطرق الأخرى الموجودة.............. الكلمات المفتاحية:......... التفاعل بين الإنسان والحاسوب (HCI)، الوحدة المتكررة المبوَّبة (GRU)، الشبكات العصبية، الكشف العاطفي
Abstract
Human-Computer Interaction (HCI) has evolved to incorporate sophisticated systems capable of recognizing and responding to user emotions, enhancing the user experience by making interactions more intuitive and engaging. This paper explores the development of adaptive HCI systems utilizing Gated Recurrent Unit (GRU) neural networks for emotion recognition and response prediction. The core objective is to create interfaces that dynamically adjust based on the user's emotional state, thereby improving usability and satisfaction across various applications, including healthcare, education, and customer service. GRU-based models are particularly effective for this task due to their ability to handle sequential data and capture temporal dependencies inherent in emotional expressions. By processing multimodal inputs such as facial expressions, voice intonations, text, and physiological signals, these systems can accurately detect and predict emotions in real-time. The DEAP dataset, which includes EEG and other physiological recordings along with self-assessed emotional ratings, serves as a foundational resource for training and validating these models. The proposed approach involves pre-processing the physiological data using techniques like min-max normalization to ensure consistency and stability during model training. The GRU models then learn to map these inputs to corresponding emotional states, leveraging their memory capabilities to retain and interpret temporal patterns. The adaptive nature of these systems enables them to provide personalized responses, such as adjusting the interface layout or offering support when negative emotions are detected. The implementation of GRU-based emotion recognition and response prediction in HCI systems holds significant potential for enhancing user interactions by making them more responsive and emotionally intelligent. This paper demonstrates the effectiveness of GRU models in real-time emotion monitoring and highlights their applications in creating more adaptive and empathetic technology interfaces. The proposed model is implemented in Python and has an accuracy of about 99.12% which is higher than other existing methods.................... Keywords:........ Human-Computer Interaction (HCI), Gated Recurrent Unit (GRU), Neural Networks, Emotional Detection.