第21卷第2期控制理論與應(yīng)用Vol 21 No. 22004年4月Control Theory ApplicationsApr. 2004文章編號(hào):1000-8152(2004)02-0315-06人工情感及其應(yīng)用宋亦旭,賈培發(fā)(清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系智能技術(shù)與系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京10084)摘要:白然系統(tǒng)中,情感影響人的行為日前,人1情感在擬人agem的研究得到了越來(lái)越多的重視為此本文從工程角度綜述了人工情感研究的基問(wèn)題簡(jiǎn)要介紹了幾類情感模型,并著重討論了基于人L情感的 agent體系結(jié)構(gòu)的典型應(yīng)用人工情感的研究不僅休現(xiàn)在情感辨識(shí)情感表達(dá)等入機(jī)交互方面,同時(shí)情感的作用機(jī)理也影響到智能egcm的挖制體系結(jié)構(gòu)和算法設(shè)計(jì)某于人工情感的體系結(jié)構(gòu)具有混合分層的特點(diǎn),強(qiáng)調(diào)情感和其他過(guò)程的聯(lián)系以增強(qiáng)gent在與動(dòng)態(tài)環(huán)境交互屮的白適應(yīng)能力.在這個(gè)結(jié)構(gòu)中人工情感的核心作用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:首先,人工情感是聯(lián)系 agent的內(nèi)部狀態(tài)和外部環(huán)境的基礎(chǔ),情感狀態(tài)影響到aem信息處理的整個(gè)過(guò)程,包括緊急情況下的快速響應(yīng)和規(guī)劃任務(wù)時(shí)的復(fù)雜推理其次,人工情感作為內(nèi)部驅(qū)動(dòng)機(jī)制對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程十分重要,人工情感作為強(qiáng)化刺激促使aent刨建更復(fù)雜的行為功能在設(shè)計(jì)屮引人人工情感,對(duì) agent實(shí)現(xiàn)智能化和個(gè)性化至關(guān)重要關(guān)鍵詞: agent;人工情感;體系結(jié)構(gòu)中圖分類號(hào):TP8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:AArtificial emotion and its applicationsSONG YI-Xu, JIA Pei-fa( State Key Lab of Intelligent Technology and System, Department of Computer Science and TechnologyTsinghua Univcrsity, Beijing 100084, ChinaAbstract: The natural emotion plays a significant role in human behavior. Current research in Al shows an increasing in-terest in artificial emotion for developing the human-like agent. In this paper a survey of basic issues of artificial emotion fromthe engineering point of view is given, bricfly introducing several emotion models with emphasis on typical implementations ofartificial emotion-based agent architecture. Research on artificial emotion is reflected in the human-computer interaction(HCT)ch as emotion identification and emotion expression, the action mechanism of emotion also influences the control architectureand algorithm design of the intelligent agent. The emotion-based architecture being hybrid-layered emphasizes the links betweenemotion and other processes to enhance adaptive capability of agents in a dynamic environment. In the architecture the centralrole of artificial emotion is incarnated mainly in two aspects: First, the artificial emotion is the basis of connecting intemal statusof an agent with its extemal situation, and emotion affects the whole process of information processing, including both the quicksponse in an emergency and the complicated reasoning for planning a task; Second, the artificial emotion as an endogenouscreate more complex behavioral functionsEmbedding artificial emotion in the architecture is essential for agents to be more intelligent and personalizeKey words: agent; artificial emotion; architecture1引言( Introduction)的新發(fā)現(xiàn)支持了情感對(duì)人的智能活動(dòng)有著至關(guān)重要的影響對(duì)情感( emotion)的研究并不是很新的話題,早在1%67年的論斷A. Damasio的著名實(shí)驗(yàn)對(duì)此給出了比較充分的理論Simm就開(kāi)始了對(duì)人類認(rèn)知中有關(guān)情感的研究,Sm則從證據(jù)按照 Damasio的實(shí)驗(yàn)負(fù)責(zé)處理情感的神經(jīng)子系統(tǒng)出20世紀(jì)80年代初開(kāi)始擬人aen( human-like agent)建模方面的現(xiàn)問(wèn)題的病人,推理和決策能力也會(huì)受到很大的影響例如,研究,但早期的人工智能研究中對(duì)引入情感問(wèn)題存在爭(zhēng)論,這種病人甚至不能很好地處理和醫(yī)生進(jìn)行預(yù)約的計(jì)劃2有些學(xué)者認(rèn)為情感并不是必須的或者是只會(huì)干擾推理的Damasio的理論在A( artificial intelligence)領(lǐng)域的影響丿泛而以情感在傳統(tǒng)的人工智能研究中并沒(méi)有得到足夠的重視深刻從應(yīng)用角度,人們對(duì) agent(或 agent的硬件表達(dá)—機(jī)但是隨著科技的不斷發(fā)展,悄感研究逐漸變得重要起器人)擬人化的研究逐漸興起3,這種研究不僅需要更好的來(lái),這主要米自兩個(gè)方面的支持:從理論角度,神經(jīng)生物科學(xué)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)支持 agent.或機(jī)器人具有更強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性收稿日期:2002-12-24;收修改稿日期:203-09-04中國(guó)煤化工CNMHG控制理論與應(yīng)用第21卷同時(shí)要求其具有個(gè)性化的與人交流的能力② Agent的情感表達(dá)于此,近年來(lái)有關(guān)人工情感( artificial emotion)的研究栩栩如生”一直是小說(shuō)、戲劇、電影等藝術(shù)手段追求的不斷受到更多學(xué)者的重視,相關(guān)的文章、會(huì)議、雜志、網(wǎng)站逐效果,而在人工情感的研究中則提出 r believable agent14漸增多,人工情感研究的層面也逐漸豐富,并月在應(yīng)用上取及 Animated agent4,等,研究 agent如何更形象化地表達(dá)內(nèi)得了一系列的成果將情感納入人類精神活動(dòng)的框架,將情部情感狀態(tài),進(jìn)行“栩栩如生”的情感交可,比如在CMU的感機(jī)制引入A,對(duì)情感進(jìn)行建模是研究人工情感的重要方OZ項(xiàng)目中,就借鑒了許多迪斯尼藝術(shù)家的漫畫表現(xiàn)手法,在法,本文將從以下幾個(gè)方而介紹人工情感的研究情況;人1.aent的行為中突出強(qiáng)調(diào)情感狀態(tài)的表達(dá)使環(huán)境屮每個(gè)情感的研究目的;情感模型;基于人工情感的智能agcm的體agen的活動(dòng)充滿個(gè)性在虛擬環(huán)境中仿真人的形象進(jìn)行各種系結(jié)構(gòu)活動(dòng)具有極其廣泛的應(yīng)用,如今通過(guò)人臉建模,在計(jì)算機(jī)中2人工情感的研究目的( Motivation for artificial生成週真的人臉并能夠表達(dá)各種表情,已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)圖形emotion)研究的重要方向之一「82通過(guò)建模的方式來(lái)研究情感的主要目的有以下兩個(gè)方面隨著計(jì)算機(jī)、電子、控制、材料、傳感器、信號(hào)處理、生物1)從科學(xué)(心學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、生物科學(xué)等)等技術(shù)的發(fā)展,目前的機(jī)器人正從簡(jiǎn)單的再現(xiàn)示教型及感覺(jué)研究的角度看情感建?？梢钥醋魇侨藢?duì)自然界現(xiàn)象理論研型機(jī)器人向智能型機(jī)器人的方向發(fā)展,“個(gè)性化機(jī)器人”、“家究的一個(gè)組成部分,通過(guò)計(jì)算機(jī)程序或是機(jī)器人,研究人員庭機(jī)器人”等概念的提出使這一代機(jī)器人的研發(fā)具有強(qiáng)烈的希望這種系統(tǒng)可以幫助驗(yàn)證和比較各種理論假設(shè),通過(guò)建經(jīng)濟(jì)背景,同時(shí),在醫(yī)療健康、扶老助殘娛樂(lè)事業(yè)、以及一些模,對(duì)當(dāng)前情感現(xiàn)象的解釋進(jìn)行描述或公式化,從而進(jìn)行更無(wú)人值守的場(chǎng)所這種機(jī)器人都會(huì)發(fā)揮重要的作用這種類進(jìn)一步的理論預(yù)測(cè)完善人類對(duì)自身和動(dòng)物的情感及其相關(guān)型的機(jī)器人不再面向簡(jiǎn)單環(huán)境中的給定任務(wù),而是面向與復(fù)知識(shí)的認(rèn)識(shí)雜環(huán)境(未建模、多目標(biāo))的交互,強(qiáng)調(diào)智能和個(gè)性化的情感2)從工程應(yīng)用的角度看情感在自然系統(tǒng)中的重要作表達(dá)能夠適應(yīng)非結(jié)構(gòu)化環(huán)境,為此,這類機(jī)器人一般都配備用可以啟發(fā)硏究人員考慮應(yīng)用這些實(shí)際的或假設(shè)的自然原有多種外部傳感器組成的復(fù)雜感覺(jué)系統(tǒng)全面地感受環(huán)境刺理去改善系統(tǒng)的性能激,如視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、味覺(jué)傳感器,同時(shí)其執(zhí)行機(jī)構(gòu)也進(jìn)人工惰感目前在「程的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:步朝著仿生的方向發(fā)展,如頸部、眼部(睫毛、眼瞼、眉)、呼吸1)人機(jī)交互系統(tǒng)(鼻、肺)、耳部(包括保持平衡的前庭)、嘴部(語(yǔ)音合成在自然系統(tǒng)中,悄感對(duì)于相互交流有若重要作用,這樣,器及唇、齒和胡須),甚至可變顏色的皮膚等,為了使機(jī)器人在一些環(huán)境中,希望ent也能進(jìn)行情感表達(dá)從而便于交的表情描述更為準(zhǔn)確,情感反饋更易于被人接受,作為驅(qū)動(dòng)可47,包括 agent之間的交互,也包括人與aem之間的交裝置的前沿技術(shù),人工肌肉也被應(yīng)用于這種智能機(jī)器人的開(kāi)互這不僅需要agmt通過(guò)自身的感覺(jué)系統(tǒng)辨識(shí)人的情感狀發(fā)和研制目前比較典型的有M的Cog2), Kismet2),Lam態(tài)也需要agem通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)表達(dá)情感來(lái)反映自身的狀態(tài).,日本的早稻田大學(xué)的WB3R系列x,M的Pead,這是擬人aent研究的一個(gè)重要方面Fo3)和 Doc Beardsley等情感在這類機(jī)器人與人的交互中①情感計(jì)算-1( ( affective computing)占有重要地位,此時(shí)情感常用來(lái)調(diào)節(jié)機(jī)器人的行動(dòng)(如驅(qū)動(dòng)這個(gè)領(lǐng)域的研究主要集中在情感的探測(cè)和分類MT的電機(jī)的增益,外部目標(biāo)的選擇等m),同時(shí)改變機(jī)器人的臉媒體實(shí)驗(yàn)室是情感計(jì)算領(lǐng)城比較活躍的研究機(jī)構(gòu),Parf9部表情加強(qiáng)機(jī)器人在與人交流中的真實(shí)感2的工作主要關(guān)注計(jì)算機(jī)如何察覺(jué)人的負(fù)面情感( negative2)情感模型在A算法中的應(yīng)emotion)比如挫折( frustration)厭倦( boredom)、迷惑( confu根據(jù)機(jī)體標(biāo)記理論(第4部分),情感是聯(lián)系內(nèi)部評(píng)價(jià)和som)……從而設(shè)計(jì)更加人性化的計(jì)算機(jī)界面通過(guò)各種提不同外部場(chǎng)景的基礎(chǔ)可以看成連接獎(jiǎng)賞和外部場(chǎng)景的評(píng)價(jià)(文本、圖形、聲音……)糾正這種負(fù)面情感提高人機(jī)交互媒介,而且情感機(jī)制可以通過(guò)對(duì)決策的后驗(yàn)創(chuàng)建更復(fù)雜的行的效率測(cè)量人的情感狀態(tài)的方法主要是探測(cè)與當(dāng)前情感狀為功能,這樣情感從認(rèn)知的角度可被看成強(qiáng)化刺激在自然態(tài)相關(guān)的機(jī)體反應(yīng)傳感器則多種多樣:視頻(記錄臉部表系統(tǒng)中行為的選擇往往是以追求好的情感(如快樂(lè))最大化情、身體姿勢(shì)和手勢(shì)的改變)麥克風(fēng)(記錄聲音的變化),體為目標(biāo)利用這個(gè)原理,在環(huán)境具有未建模資源有限、多目表傳感器(記錄肌肉的緊張程度、心跳的變化),各種植入嵌標(biāo)、競(jìng)爭(zhēng)等特點(diǎn)時(shí)通過(guò)建立am自身感覺(jué)(如饑餓)和情感入式系統(tǒng)的用具(衣服、手套、鞋眼鏡、珠寶甚至是可吞入的映射關(guān)系,人工情感的狀態(tài)作為內(nèi)部的機(jī)制可以引發(fā)自主的藥丸)等情感分類則采用了隱馬爾可夫模型(HMM等方4gm的狀態(tài)遷移同時(shí)考慮環(huán)境因素和自身的狀態(tài)選擇感知法情感計(jì)算的應(yīng)用十分廣泛不僅在虛擬教育、娛樂(lè)游戲等注意和最優(yōu)的行動(dòng)序列這樣在一些環(huán)境中(如機(jī)器人足領(lǐng)域前景廣闊 Picard還設(shè)計(jì)了許多其他的應(yīng)用比如通過(guò)這球x,Adm'sWod3等),情感模型和一些AL的算法相結(jié)種研究使情感計(jì)算和醫(yī)療結(jié)合,從面有利于病人的更好康合中國(guó)煤化工方面應(yīng)用較多的是人工CNMHG莫型被用在控制獨(dú)立的第2期宋亦旭等;人工情感及其應(yīng)用317自治agnt,使用強(qiáng)化學(xué)習(xí)去適應(yīng)環(huán)境這種研究集中在依靠中性狀態(tài)情感的事件探測(cè)機(jī)制,在強(qiáng)化學(xué)習(xí)的框架下,情感也被使用去影響感知和給出強(qiáng)化函數(shù)3情感模型( Models of emotion)Picad將情感計(jì)算模型分成3種:離散狀態(tài)計(jì)算模型、情感空間計(jì)箅模型、基于規(guī)則的模型.實(shí)際上情感計(jì)算中比較常用的只有前兩種圖1(a)是一種用HMM表示的離散情感模型,其中只表達(dá)了3種情感狀態(tài)(可以擴(kuò)充),其中P表示狀態(tài)的遷移概率,O表示觀測(cè)輸出,V表示受情感狀態(tài)影響的可測(cè)的機(jī)體反應(yīng)(如音調(diào)).情感空間計(jì)算模型是一種連續(xù)中性狀態(tài)模型,如圖1(b),利用這種模型,當(dāng)前情感信號(hào)可以被分類成一些基本的部分,更利于計(jì)算機(jī)對(duì)當(dāng)前情感的評(píng)價(jià)Pr(H感興趣的斂?jī)?nèi)活潑的Pr(DID: PrIDD悲傷O(D)圖2兩個(gè)情感空間的例子激勵(lì)度Fig.2 Two examples of emotion spaces4基于人工情感智能 agent體系結(jié)構(gòu)( Emotion-毀容的臉跳高滑based intelligent agent architecture)一個(gè)智能aget必須感知大量的環(huán)境信息,并及時(shí)進(jìn)行價(jià)融合過(guò)濾和選擇利用冗余信息、互補(bǔ)信息、協(xié)同信息提高完整描述環(huán)境的能力降低信息獲取的成本提高信息獲取速度;同時(shí)更多的動(dòng)作序列提供了動(dòng)作選擇的靈活性,要求低花朵處理能力不同的分布式子系統(tǒng)的工作協(xié)調(diào)一致,使agt能夠控制自己的行為;面控制系統(tǒng)方面則需要進(jìn)-步強(qiáng)調(diào)系情感計(jì)箅模型充的高度自治性Fig. I Computing model for emotion states傳統(tǒng)的人工智能是基于符號(hào)處理的邏輯推理系統(tǒng),模擬在εgm的情感表達(dá)中,種情感的變化不僅與傳感器人的高級(jí)智能,這種方法要求給定環(huán)境模型,精確的傳感器的輸入有關(guān)同時(shí)也和當(dāng)前的情感狀態(tài)有關(guān),這時(shí)的主要問(wèn)輸入,而且需要大量的計(jì)算缺乏對(duì)陌生環(huán)境的適應(yīng)能力題在于如何表達(dá)在外部和 agent自身作用下各個(gè)情感分量的986年RBk40提出了基于行為的系統(tǒng)模擬動(dòng)物和人變化及這種變化對(duì)-gm行為的影響針對(duì)實(shí)際系統(tǒng)一般通都具有的反射機(jī)制,不需要環(huán)境模型和邏輯推理而是建立從感知到行動(dòng)的直接映射.一個(gè)行為由多個(gè)模塊合作產(chǎn)生,這過(guò)設(shè)計(jì)人員的知識(shí)對(duì)am的自身感覺(jué)與情感狀態(tài)建立初始些行為模塊不要求高水平的行為規(guī)劃但是這種方法缺乏規(guī)的傳遞方式和映射關(guān)系(如網(wǎng)絡(luò)中的權(quán)值、荷爾蒙參數(shù)劃復(fù)雜行動(dòng)的能力同時(shí)行為模塊的相互連接應(yīng)該是事先確等2),這時(shí)的情感空間模型往往因設(shè)計(jì)者的不同面差異定的,這樣使gm無(wú)法進(jìn)行多樣性及個(gè)性化的行為表達(dá)較大,圖2(a)所示的情感空間與文獻(xiàn)[38]給出的精神矢量構(gòu)情感在人的推理和決策中有著極其重要的作用,在成映射關(guān)系,這時(shí)影響情感狀態(tài)的因素只是情感空間的一個(gè)A. Damasio的文章中,他將人的情感分成兩個(gè)部分:初級(jí)情特征分量,這種aem的情感表達(dá)更容易被環(huán)境識(shí)別;而圖2感和二級(jí)情感初級(jí)情感( pnmary emoton):人自身固有的由(b)期的模型則是利用競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系反應(yīng)情感的此消彼長(zhǎng),a-外界環(huán)境刺激觸發(fā)的機(jī)體反應(yīng);二級(jí)情感( secondary emo-gent當(dāng)前的情感狀態(tài)可能由幾種基本情感共同決定,這種方iom):對(duì)初級(jí)情感和當(dāng)前及過(guò)去的感知( percepton)建立聯(lián)系法可能更符合自然系統(tǒng)的情況,研究表明人類所表達(dá)出的情時(shí)感狀態(tài)往往不是由單一的情感決定的(比如單純的快樂(lè)或憂機(jī)制中國(guó)煤化工系是通過(guò)機(jī)體標(biāo)志即某些經(jīng)歷的事件會(huì)在HCNMHG建立一種聯(lián)系,也就控制理論與應(yīng)用第21卷是該事件所感知的圖像巾標(biāo)記出當(dāng)時(shí)的機(jī)體狀態(tài)表達(dá)人類響情感層的參數(shù)可能使相同的輸入形成對(duì)agm不同的刺這種使用機(jī)體信息對(duì)感受進(jìn)行標(biāo)記的優(yōu)點(diǎn)在于:一個(gè)決策問(wèn)激信號(hào),而推理層的狀態(tài)參數(shù)則可能影響到 agent對(duì)場(chǎng)景輸題情感的作用排除了不利的機(jī)體標(biāo)記,選擇有利的進(jìn)行繼入的注意力選擇等,同時(shí)輸入狀態(tài)還接受輸出的內(nèi)部反饋推理并選擇合適的-個(gè)21同樣,aet的輸出也受到推理層和情感層的影響,比如同樣Sloman提出的3層的基于情感的智能acmt的體系結(jié)構(gòu)的一首樂(lè)曲,情感層的狀態(tài)可能影響到其節(jié)奏和音質(zhì),推理(Cyaf4), H-cogaff),如圖3層的狀態(tài)可能影響到音量(按照聽(tīng)者的遠(yuǎn)近決定)通過(guò)反應(yīng)反應(yīng)( reative)層,可以看成初級(jí)情感包括對(duì)傳感器和層( reactive)可以實(shí)現(xiàn) agent與環(huán)境的實(shí)時(shí)交可,這種實(shí)時(shí)行執(zhí)行器進(jìn)行連接的相關(guān)內(nèi)部狀態(tài),是包含多通道的反應(yīng)式結(jié)為由于受到情感層和推理層狀態(tài)參數(shù)的影響而顯得|分豐構(gòu),具有快速的響應(yīng)能力但不具備對(duì)輸出序列進(jìn)行選擇和評(píng)富.推理部分山對(duì)外部環(huán)境和 agent自身的知識(shí)組成通過(guò)知價(jià)的能力,不能創(chuàng)建新的規(guī)劃評(píng)估( deliberative)層支持:級(jí)識(shí)可以進(jìn)行一些推理而知識(shí)集則主要通過(guò)推理層對(duì)輸入和情感通過(guò)與長(zhǎng)期記憶( long tem memory)的交互,執(zhí)行輸出輸出的處理得斜擴(kuò)充,和反應(yīng)層不同推理層沒(méi)有嚴(yán)格的時(shí)間之前對(duì)各種可選擇的動(dòng)作序列進(jìn)行評(píng)估,系統(tǒng)可以產(chǎn)生輸出約束所以可進(jìn)行很復(fù)雜的運(yùn)算;同時(shí)知識(shí)的擴(kuò)展還受到情感狀態(tài)參數(shù)的影響,一方面情感狀態(tài)參數(shù)將關(guān)于情感狀態(tài)的的符號(hào)表達(dá)而不產(chǎn)生相應(yīng)的輸出,并通過(guò)對(duì)動(dòng)作結(jié)果的評(píng)知識(shí)傳遞到推理層另一方面當(dāng)前的情感狀態(tài)還要影響到推價(jià)進(jìn)行動(dòng)作序列的重建同時(shí)評(píng)估層通過(guò)內(nèi)部行為對(duì)特定狀理,使相同的知識(shí)推理由于不同的情感狀態(tài)而產(chǎn)生不同的結(jié)態(tài)產(chǎn)生的響應(yīng)進(jìn)行學(xué)習(xí),從而通過(guò)上下文進(jìn)行感知和行為的果同樣,推理層的狀態(tài)也會(huì)影響到情感層,比如當(dāng)推理層判預(yù)測(cè)管理層( meta-management)負(fù)責(zé)對(duì)思考和注意力的控?cái)嗟饺蝿?wù)執(zhí)行的成功或失敗會(huì)給情感層帶來(lái)不同影響情感制這一層可以監(jiān)控各種內(nèi)部的狀態(tài)比較各種策略,改變內(nèi)八的狀態(tài)演化則是由推理層反應(yīng)層和輸入的信息決定這部過(guò)程按照 Sloman的理論人類還包含些通過(guò)社會(huì)交往層應(yīng)該包含一個(gè)情感狀態(tài)空間模型(比如圖2(a),但是這后天發(fā)展的第三級(jí)情感這類情感可能和個(gè)體所處的社公、層并沒(méi)有直接的輸出.A.Cmum等提出的這個(gè)結(jié)構(gòu)中情感文化等環(huán)境有關(guān)(通過(guò) personae模塊表達(dá)),如癡迷”“羞恥”作為控制體系的核心影響到各層的輸入和輸出,同時(shí)這種結(jié)等.這類情感有時(shí)會(huì)使人的思維活動(dòng)失去控制,是種“悄感構(gòu)將不同的功能清晰分開(kāi),并行處理信息既包含了對(duì)環(huán)境的擾動(dòng)”這部分情感不是人人都有,比如要兒或患有腦部疾病反應(yīng)能力,同時(shí)也考慮了使agn具有推理、自適應(yīng)的能力這的人, Sloman將這種情感歸人管理層.報(bào)警(ulam)機(jī)制接受個(gè)結(jié)構(gòu)在一些實(shí)際的機(jī)器人系統(tǒng)中得到了實(shí)現(xiàn)m,男各層的輸入,也發(fā)送控制信號(hào)影響系統(tǒng)某些部分,從而建立種快速的對(duì)緊急事件的中斷處理感知( perception)和執(zhí)行推理層( action)系統(tǒng)同樣分層,不同層次的信息并行協(xié)調(diào)地進(jìn)行處理所有的層和alam系統(tǒng)并行操作,沒(méi)有總體控制.Sman情感層的這種結(jié)構(gòu)實(shí)際上包含了情感在內(nèi)的人信息處理過(guò)程中的其他精神現(xiàn)象反應(yīng)層管理過(guò)程圖4A. Calum等提出的基于惰感的 agent體系結(jié)構(gòu)Fig. 4 Emotion-based agent architecture proposedby A. Camurri et al評(píng)估過(guò)程利用A. Damasio的機(jī)體標(biāo)記理論,在有資源約束的條件下(比如,一定的環(huán)境條件下可能對(duì)處理時(shí)間有嚴(yán)格的要求,或者可用的計(jì)算資源和存儲(chǔ)受到限制)推理的方法可能不能實(shí)現(xiàn)對(duì) agent的有效控制,這樣,通過(guò)與不完全復(fù)現(xiàn)的部注意力過(guò)分表達(dá)的交互,利用人工情感方法可以得到更好的效果R. Ventura et all24提出了一種體系結(jié)構(gòu),如圖5其基本原理是將刺激的處理過(guò)程分成兩種:一種是結(jié)合模式匹配重構(gòu)原始刺激的認(rèn)知圖像,一種是從輸入刺激中創(chuàng)建簡(jiǎn)單的、只有必要特征的感知圖像,并產(chǎn)生和DV直接的映射Dv( desir圖3 H-Cogaf結(jié)構(gòu)圖ability vector)表示在感知層建立的情感化評(píng)價(jià)矢量,其每個(gè)Fig. 3 H-Cogaff architecture分量對(duì)應(yīng)一個(gè)基本刺激的評(píng)價(jià)(如好、壞等)以及相應(yīng)的策Sloman的模型試圖體現(xiàn)人和動(dòng)物的自然情感處理機(jī)制略,比如一個(gè)“威脅”的刺激可能引發(fā)DV的“害怕”分量,并最終產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的行為系統(tǒng)的主存儲(chǔ)器屮存放經(jīng)歷事件所以結(jié)構(gòu)復(fù)雜實(shí)現(xiàn)困難文獻(xiàn)[39]從實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā),所對(duì)應(yīng)的認(rèn)知圖像感知圖像和DV認(rèn)知處理器在從外界刺提出的模型如圖4,其中粗的白色箭頭代表信總流的輸入和輸出關(guān)系,黑色的細(xì)的實(shí)線箭頭則表達(dá)了各部分參數(shù)信息的激獲得認(rèn)知圖像后就會(huì)在主存儲(chǔ)器中尋找匹配,工作內(nèi)存交換,且箭頭的指向部分只能進(jìn)行讀操作輸人(mpu)部分則中國(guó)煤化工圖像及匹配過(guò)程的結(jié)信息在三個(gè)層次上可以是相同的,也可以是不同的,同時(shí)果受到情感層( emotional)和推理層( rational)的狀態(tài)參數(shù)的影能米CNMHG在有情況下也可第2期宋亦旭等:人工情感及其應(yīng)用系統(tǒng)感受到新的刺激,這種反饋刺激使系統(tǒng)知道其行為的效身狀態(tài)的內(nèi)部評(píng)價(jià)(這種評(píng)價(jià)應(yīng)該是在和外部環(huán)境的交互中果并促使系統(tǒng)產(chǎn)生學(xué)習(xí):在感知層吏新感知映射,而在認(rèn)知?jiǎng)討B(tài)改變的),從而影響 agent從輸入到輸出的整個(gè)信息處理層則對(duì)認(rèn)知圖像進(jìn)行DV標(biāo)記.文獻(xiàn)(2]給出了利用這種結(jié)和決策過(guò)程構(gòu)的一些具體的實(shí)現(xiàn)范例,其中包括 Damasio的幾個(gè)神經(jīng)生5結(jié)論( Conclusions)物學(xué)實(shí)驗(yàn)的仿真文獻(xiàn)[43根據(jù)圖5提出了種“監(jiān)控式”自和智能( intelligence)、總識(shí)( consciousness)等大多數(shù)心理適應(yīng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu),如圖6,系統(tǒng)控制日標(biāo)是當(dāng)對(duì)象的動(dòng)態(tài)學(xué)的概念一樣,情感很難做出準(zhǔn)確的定義,尤其是這個(gè)問(wèn)題特性發(fā)生變化時(shí)調(diào)整挖制器參數(shù)以保持控制系統(tǒng)的總體性不像人類的計(jì)算智能和邏輯智能可以有符號(hào)和規(guī)則系統(tǒng)很能,當(dāng)控制對(duì)象的模型未知,控制器不是經(jīng)典的PD,而是好地進(jìn)行表達(dá)精神活動(dòng)的機(jī)理及其相互作用方式的研究日些智能控制方法時(shí)解決這個(gè)問(wèn)題只能借助某種費(fèi)時(shí)的搜索前還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有到達(dá)成熟的階段,這樣在人工情感的研究中不過(guò)程在這個(gè)問(wèn)題中,對(duì)監(jiān)控部分而言環(huán)境刺激包括:制器可避免地會(huì)遇到一些問(wèn)題,比如有的文獻(xiàn)認(rèn)為情感是動(dòng)機(jī)( motivation)的種特殊形式,有的文獻(xiàn)則把情感和動(dòng)機(jī)做了結(jié)構(gòu)的描述正在使用的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)、當(dāng)前控制對(duì)象的輸出明確的區(qū)分41.另外自然系統(tǒng)的基本情感的種類也不是很等感知圖像從對(duì)控制對(duì)象的輸出的評(píng)價(jià)中得到,如給定與明確工程應(yīng)用中都是針對(duì)特定系統(tǒng)具體定義所需要的種輸出間的平方誤差,或一定的響應(yīng)指標(biāo):上升吋間、超調(diào)量類但從認(rèn)知學(xué)角度看某些狀態(tài)可能是由其他情感混合形成滯后時(shí)間峰值時(shí)問(wèn)等認(rèn)知圖像則是認(rèn)知處理器進(jìn)行系統(tǒng)或可能并不屬于情感例如有的文獻(xiàn)稱驚訝(supm)是種辨識(shí)的結(jié)果,產(chǎn)生當(dāng)前感知圖像對(duì)象的動(dòng)力學(xué)而監(jiān)控部分情感,而有的文獻(xiàn)則將它看成是預(yù)期沒(méi)有實(shí)現(xiàn)的認(rèn)知狀態(tài),的輸出是控制器參數(shù)DV將動(dòng)力學(xué)/控制器對(duì)進(jìn)行情感化分而將驚訝引發(fā)的狀態(tài)稱為情感類,比如超調(diào)20%對(duì)應(yīng)“很壞”,10%~20%對(duì)應(yīng)“壞”……0%雖然各個(gè)學(xué)科的學(xué)者對(duì)情感本身的認(rèn)識(shí)還不統(tǒng)一,但情感5%對(duì)應(yīng)“好”,感知圖像映射到DV并輸出反應(yīng),而當(dāng)認(rèn)知在自然系統(tǒng)屮的重要作用正在被越來(lái)越深刻地認(rèn)識(shí)到,人情層利用某些方法(如遺傳算法)搜索最優(yōu)控制器時(shí),由于DV感研究止成為智能嗎gmt研究的一個(gè)重要方面新的相關(guān)研究方與認(rèn)知層的相互作用,會(huì)將搜索限制在以往標(biāo)記不是“壞”的向和應(yīng)用成果正在不斷產(chǎn)生,人L智能的發(fā)展正在進(jìn)一步同認(rèn)并和當(dāng)前系統(tǒng)相似空間內(nèi)從而加快了搜索過(guò)程而在認(rèn)知知科學(xué)神經(jīng)科學(xué)心理學(xué)語(yǔ)言學(xué)社會(huì)學(xué)緊密結(jié)合對(duì)智能的搜索獲得結(jié)果之前監(jiān)控部分會(huì)先從感知層輸出一個(gè)臨8m的研究已經(jīng)成為探索人類科學(xué)的一種獨(dú)特方式時(shí)的好于原來(lái)的控制器結(jié)構(gòu),雖然不一定是最優(yōu)的因此,這參考文獻(xiàn)( References):種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是在遇到緊急情況時(shí),系統(tǒng)基于初級(jí)情感產(chǎn)生快速的反應(yīng);另一方面,基于二次情感系統(tǒng)不斷收集新的SLOMAN A. 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