虛擬人情感模型及認知方法研究.pdf

1、近年來，隨著計算機科學、認知學、人工心理學等相關學科的發(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的幾個概念逐步進入到研究者的視野，在一個虛擬的數(shù)字化環(huán)境中進行虛擬人智能仿真，是人工智能領域繼虛擬人行為仿真研究之后的又一研究熱點，包括：情感模型、虛擬人認知過程框架、情感對智能的影響、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智能仿真研究的關鍵技術。該模型以虛擬人的虛擬感受為基礎

2、，對虛擬人的需求、感受、動機、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于需求的滿足程度。情感模型由以下幾個部分組成，包括虛擬人屬性、虛擬人需求模型、虛擬人感受、虛擬人情感價值評估以及情感意圖。該模型接受虛擬人的虛擬視覺信息輸入，以內部變量的形式產(chǎn)生虛擬感受，以該感受為基礎產(chǎn)生情感?？紤]到人類復雜的情感，以虛擬人的內部情感模型和外部情感模型來反映這種復雜性。其中內部模型為虛擬人的真實地體驗，而外

3、部模型則受到虛擬人其它因素的控制，如智能、個性化因素等，它負責把虛擬人的情感以一種合適的方式表現(xiàn)出來。虛擬人個性化特性則通過情感模型中的個性化參數(shù)來體現(xiàn)，包括：感受強度個性化參數(shù)、感受敏感性個性化參數(shù)、需求滿足個性化參數(shù)等。情感模型最后輸出情感意圖。
　　 基于情感的虛擬人認知過程建模是實現(xiàn)虛擬人高級智能仿真的關鍵，動機、記憶和學習處于認知過程的核心。動機模型由情感意圖、候選動機、分解動機、焦點動機、獲取候選動機算法、動機分析以

4、及動機評價等部分組成。其中情感意圖從情感模型獲得，通過情感價值評估算法最后得到焦點動機，并以此焦點動機展開行為規(guī)劃。該認知結構以虛擬人情感為基礎，構建了建立在情感模型基礎之上的認知結構，和其他的研究者提出的認知過程相比，它更加注重虛擬人的自身體驗、自身情感對包括感知、感受、記憶、動機、需求、行為規(guī)劃、學習等在內的各個認知過程的影響。三階段的記憶方法對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記憶中進行短暫的存儲，經(jīng)過過濾和

5、處理后的情感狀態(tài)進入到短時記憶保存，一個動機的實現(xiàn)過程的長時間的情感狀態(tài)進入長時記憶保存。而瞬時記憶、短時記憶以及長時記憶的情感狀態(tài)更新的時間也不同。通過一個具體的算法實例，討論了情感對智能的影響以及三階段記憶方法的工作過程。
　　 由于改進的A*算法在虛擬人路徑導航方面存在兩個問題：其一是在對場景中地形的利用上，由于不加區(qū)分的額外代價將屏蔽掉一些有用地形，從而得不到一條滿足最小代價的實際路徑；其二是動態(tài)的場景中新出現(xiàn)的機會完全

6、被忽略。基于情感的改進A*算法對上述兩個方面進行了修正，實驗表明，該算法在虛擬人路徑導航方面具有優(yōu)越性。
　　 虛擬人的學習能力對提高自主性具有重要意義，學習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)絡來實現(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習形式：經(jīng)典條件反射，試圖

7、使虛擬人也具備這種最為基礎的學習能力。
　　 CRMBBN 通過拋棄反射行為，減小了問題域空間，把復雜、多樣的反射行為獨立出來，和非條件刺激感覺一起組成刺激-響應對，作為本能行為成為虛擬人的基本行為模式。另外，通過引入感覺，涵蓋所有的非條件刺激感覺和條件刺激感覺，并且CRMBBN使用貝葉斯網(wǎng)絡來學習條件反射，來表示條件刺激感覺和非條件刺激感覺之間的因果關系，從而使該模型能夠根據(jù)環(huán)境的變化，模擬和環(huán)境變化相適應的多個條件反射，能夠

8、以更加接近自然智能體的方式模擬Agent的最基本的學習能力。通過試驗表明該模型可以完成經(jīng)典條件反射的幾個典型實驗比如：習得、遺忘、再習得等。
　　 基于情感模型的條件反射模擬是虛擬人學習的基礎。
　　 在虛擬人智能仿真的實現(xiàn)方面，設計了一種基于BDI模型的Agent 體系結構，該體系結構能夠實現(xiàn)虛擬人的情感模型、動機模型，并且包含虛擬人的一些本能的反應，是一個適合虛擬人智能仿真的Agent 體系結構。在理論研究的基礎上，