虛擬人情感模型及認(rèn)知方法研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)、認(rèn)知學(xué)、人工心理學(xué)等相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，虛擬環(huán)境、虛擬人、虛擬智能主體、軟件人等一系列與人工智能密切相關(guān)的幾個(gè)概念逐步進(jìn)入到研究者的視野，在一個(gè)虛擬的數(shù)字化環(huán)境中進(jìn)行虛擬人智能仿真，是人工智能領(lǐng)域繼虛擬人行為仿真研究之后的又一研究熱點(diǎn)，包括：情感模型、虛擬人認(rèn)知過(guò)程框架、情感對(duì)智能的影響、虛擬人行為規(guī)劃以及虛擬人智能仿真環(huán)境等。
　　 情感模型是虛擬人高級(jí)智能仿真研究的關(guān)鍵技術(shù)。該模型以虛擬人的虛擬感受為基礎(chǔ)

2、，對(duì)虛擬人的需求、感受、動(dòng)機(jī)、行為規(guī)劃等做出了定義，并探討了情感在其中的重要作用。虛擬人情感定義為虛擬人主觀感受對(duì)于需求的滿足程度。情感模型由以下幾個(gè)部分組成，包括虛擬人屬性、虛擬人需求模型、虛擬人感受、虛擬人情感價(jià)值評(píng)估以及情感意圖。該模型接受虛擬人的虛擬視覺(jué)信息輸入，以?xún)?nèi)部變量的形式產(chǎn)生虛擬感受，以該感受為基礎(chǔ)產(chǎn)生情感?？紤]到人類(lèi)復(fù)雜的情感，以虛擬人的內(nèi)部情感模型和外部情感模型來(lái)反映這種復(fù)雜性。其中內(nèi)部模型為虛擬人的真實(shí)地體驗(yàn)，而外

3、部模型則受到虛擬人其它因素的控制，如智能、個(gè)性化因素等，它負(fù)責(zé)把虛擬人的情感以一種合適的方式表現(xiàn)出來(lái)。虛擬人個(gè)性化特性則通過(guò)情感模型中的個(gè)性化參數(shù)來(lái)體現(xiàn)，包括：感受強(qiáng)度個(gè)性化參數(shù)、感受敏感性個(gè)性化參數(shù)、需求滿足個(gè)性化參數(shù)等。情感模型最后輸出情感意圖。
　　 基于情感的虛擬人認(rèn)知過(guò)程建模是實(shí)現(xiàn)虛擬人高級(jí)智能仿真的關(guān)鍵，動(dòng)機(jī)、記憶和學(xué)習(xí)處于認(rèn)知過(guò)程的核心。動(dòng)機(jī)模型由情感意圖、候選動(dòng)機(jī)、分解動(dòng)機(jī)、焦點(diǎn)動(dòng)機(jī)、獲取候選動(dòng)機(jī)算法、動(dòng)機(jī)分析以

4、及動(dòng)機(jī)評(píng)價(jià)等部分組成。其中情感意圖從情感模型獲得，通過(guò)情感價(jià)值評(píng)估算法最后得到焦點(diǎn)動(dòng)機(jī)，并以此焦點(diǎn)動(dòng)機(jī)展開(kāi)行為規(guī)劃。該認(rèn)知結(jié)構(gòu)以虛擬人情感為基礎(chǔ)，構(gòu)建了建立在情感模型基礎(chǔ)之上的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，和其他的研究者提出的認(rèn)知過(guò)程相比，它更加注重虛擬人的自身體驗(yàn)、自身情感對(duì)包括感知、感受、記憶、動(dòng)機(jī)、需求、行為規(guī)劃、學(xué)習(xí)等在內(nèi)的各個(gè)認(rèn)知過(guò)程的影響。三階段的記憶方法對(duì)虛擬人的智能決策起到重要作用，虛擬人的感受信息傳遞到瞬時(shí)記憶中進(jìn)行短暫的存儲(chǔ)，經(jīng)過(guò)過(guò)濾和

5、處理后的情感狀態(tài)進(jìn)入到短時(shí)記憶保存，一個(gè)動(dòng)機(jī)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程的長(zhǎng)時(shí)間的情感狀態(tài)進(jìn)入長(zhǎng)時(shí)記憶保存。而瞬時(shí)記憶、短時(shí)記憶以及長(zhǎng)時(shí)記憶的情感狀態(tài)更新的時(shí)間也不同。通過(guò)一個(gè)具體的算法實(shí)例，討論了情感對(duì)智能的影響以及三階段記憶方法的工作過(guò)程。
　　 由于改進(jìn)的A*算法在虛擬人路徑導(dǎo)航方面存在兩個(gè)問(wèn)題：其一是在對(duì)場(chǎng)景中地形的利用上，由于不加區(qū)分的額外代價(jià)將屏蔽掉一些有用地形，從而得不到一條滿足最小代價(jià)的實(shí)際路徑；其二是動(dòng)態(tài)的場(chǎng)景中新出現(xiàn)的機(jī)會(huì)完全

6、被忽略。基于情感的改進(jìn)A*算法對(duì)上述兩個(gè)方面進(jìn)行了修正，實(shí)驗(yàn)表明，該算法在虛擬人路徑導(dǎo)航方面具有優(yōu)越性。
　　 虛擬人的學(xué)習(xí)能力對(duì)提高自主性具有重要意義，學(xué)習(xí)的最基本形式是條件反射。
　　 CRMBBN(Conditional RefleXModel Based Bayesian Network)是一種基于情感模型的采用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種經(jīng)典條件反射模型。該模型模擬了自然智能體的最為基本的學(xué)習(xí)形式：經(jīng)典條件反射，試圖

7、使虛擬人也具備這種最為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)能力。
　　 CRMBBN 通過(guò)拋棄反射行為，減小了問(wèn)題域空間，把復(fù)雜、多樣的反射行為獨(dú)立出來(lái)，和非條件刺激感覺(jué)一起組成刺激-響應(yīng)對(duì)，作為本能行為成為虛擬人的基本行為模式。另外，通過(guò)引入感覺(jué)，涵蓋所有的非條件刺激感覺(jué)和條件刺激感覺(jué)，并且CRMBBN使用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)來(lái)學(xué)習(xí)條件反射，來(lái)表示條件刺激感覺(jué)和非條件刺激感覺(jué)之間的因果關(guān)系，從而使該模型能夠根據(jù)環(huán)境的變化，模擬和環(huán)境變化相適應(yīng)的多個(gè)條件反射，能夠

8、以更加接近自然智能體的方式模擬Agent的最基本的學(xué)習(xí)能力。通過(guò)試驗(yàn)表明該模型可以完成經(jīng)典條件反射的幾個(gè)典型實(shí)驗(yàn)比如：習(xí)得、遺忘、再習(xí)得等。
　　 基于情感模型的條件反射模擬是虛擬人學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。
　　 在虛擬人智能仿真的實(shí)現(xiàn)方面，設(shè)計(jì)了一種基于BDI模型的Agent 體系結(jié)構(gòu)，該體系結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬人的情感模型、動(dòng)機(jī)模型，并且包含虛擬人的一些本能的反應(yīng)，是一個(gè)適合虛擬人智能仿真的Agent 體系結(jié)構(gòu)。在理論研究的基礎(chǔ)上，