emotion output we want to build robots that engage in meaningful social exchanges with humans...
TRANSCRIPT
Emotion Output
„We want to build robots that engage in meaningful social exchanges with humans“
Cinthia Breazel
Marco de Vito
28. Februar 2006
Emotion Output
Folie 2
Inhaltsverzeichnis
Einleitung
Theoretischer Ansatz
Design des Modells
Roboter-Hardware
Kismet
Emotion Output
Folie 3
Emotion Output
Industrieroboter längst Standard
Heute eingesetzte Roboter „dumm“
Zukunft: „autonome Robotik“
Retter im Strassenverkehr, Geländeroboter, Inspektion von Abwasserkanälen
Unterhaltungsindustrie: Roboter als „Spielgefährte“?
Urteilsvermögen, Wahrnehmungs- und Lernfähigkeit und Emotionen
Forschung in Erkennung und Ausgabe von Emotionen noch in den Kinderschuhen
Emotion Output
Folie 4
Cynthia Breazel
Zur Anzeige wird der QuickTime™ Dekompressor „TIFF (Unkomprimiert)“
benötigt.
Cynthia Breazeal
Massachussets Institute of Technology
Artificial Intelligence Laboratory
http://www.ai.mit.edu/projects/humanoid-robotics-group/kismet
A Motivational System for Regulating Human-Robot Interaction
Infant-Like Social Interactions between a Robot and a Human
Caretaker
Journal: National Conference on Artificial Intelligence, 1998
Emotion Output
Folie 5
Inhaltsverzeichnis
Einleitung
Theoretischer Ansatz
Design des Modells
Roboter-Hardware
Kismet
Emotion Output
Folie 6
Das Modell basiert auf Interaktion zwischen Erwachsenen und Kleinkindern
Fokus auf Mensch-Roboter Interaktion Autonomer Roboter der in sozialem Kontext Lernfähig ist
Ansatz an Erwachsenen-Kind Interaktion angelehnt: Wie lernen Kinder mit Erwachsenen zu kommunizieren? Erwachsene agieren als „Betreuer“ für Kind Erwachsene helfen Kindern neue Fähigkeiten zu lernen und
ihre Auswirkung auf die Umwelt einzuschätzen „Lernen“ basiert auf Interaktion Kind lernt wie er Erwachsene „manipulieren“ kann um seine
eigene Bedürfnisse zu befriedigen
Emotion Output
Folie 7
Erwachsenen-Kleinkind Interaktion
Emotionen und Antriebe spielen beim Kind eine wichtige Rolle für Interaktion mit Betreuer
Kleinkind lernt neue Verhaltensweisen aus Ergebnissen der Interaktion
Kind sucht nach Verhalten die den Betreuer dazu bringen die eigenen Bedürfnisse zu befriedigen
Emotionaler Zustand des Kleinkinds verrät Bedürfnisse und hilft Betreuer Interaktion zu regulieren
Das Design des Robotersystems soll eine analoge Interaktion zwischen Mensch-Roboter ermöglichen
Das System beinhaltet somit Antriebe, Emotionen und dazugehörige Gesichtsausdrücke
Diese Komponenten interagieren miteinander um eine sich gegenseitig regulierende Interaktion zwischen Mensch-Roboter aufrecht zu erhalten
Emotion Output
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Inhaltsverzeichnis
Einleitung
Theoretischer Ansatz
Design des Modells
Roboter-Hardware
Kismet
Emotion Output
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The overall system
Emotion Output
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Informationsübergabe im System erfolgt mit „Transducers“
Agent-Basierte Architektur
Rechenprozesse mit Transducer modelliert
Transducer: Gerät, das ein Typ Energiequelle in einen anderen Typ umwandeln kann (Wikipedia)
Transducer bekommt Inputs und berechnet je nach Anzal der Inputs und Gewichtung „Aktivierungsenergie“
Gewichtung Positiv oder Negativ (erregend, hemmend)
Prozess wird aktiviert wenn eine Reizschwelle überschritten wird
Bei Aktivierung: Spezielle Rechenoperationen, Aktivierung oder Hemmung anderer Bereiche, Auslösung eines Verhaltens
Alle Antriebe, Emotionen, Wahrnehmungsprozesse, Motorische Fähigkeiten haben einen eigenen Transducer mit individueller Gewichtung
Emotion Output
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The Drive Subsystem (Antrieb)
Allgemein: Beinflusst die Wahl des Verhaltens
Beeinflusst den emotionalen Zustand des Roboters
Lernkontext
Homöostatische Natur Aufrechterhaltung der Werte für den Antrieb ist ein endloser Prozess
Emotion Output
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Das Modell beinhaltet(e) vier Antriebe
Social Drive Stimulation durch andere Personen Lonely (sucht Kontakt) vs. Asocial (meidet Kontakt)
Stimulation Drive Stimulus kann extern oder intern (spontaneous self-play)
ausgelöst werden Bored vs. Confused
Security Drive Antizipation der Effekte der Interaktion Anpassung des Modells wenn Interaktion nicht
erwartungsgemäss verläuft Secure vs. Insecure
Fatigue Drive Wärend des „Lernens“ wird der Roboter „müde“ Konsolidierung des gelernten (internal housekeeping)
Emotion Output
Folie 13
The overall system
Emotion Output
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The Emotion Subsystem
Allgemein: Steuert die motorische Ausgabe (Facial Expression) Wichtig für den persönlichen Kontakt mit den
Personen Bedürfnisse des Roboters werden sichtbar
Grobe Analogien zu den Menschen durch Gesichtsausdrücke
Emotionen sind immer aktiv, aber erst beim überschreiten einer Reizschwelle sichtbar
Einzelne Emotionen abgestuft auf einem Kontinuum Um Konflikte zu vermeiden schliessen sich
kompatible Emotionen gegenseitig aus
Facial Expressions: Gesichtsausdrücke für jede Emotion
Emotion Output
Folie 15
Das Modell beinhaltet acht emotionale Zustände
Zorn, Ekel, Angst, Freude und Traurigkeit
Überraschung: Kinder sind überrascht wenn eine bekannte Handlung anders
als erwartet abläuft
Interesse & Aufregung: Eltern nutzen Interesse und Aufregung der Kinder um
Interaktion zu regulieren
Pain: „Schmerzen“ entstehen wenn die Intensität der
wahrgenommenen Signale (Licht, Töne) zu stark ist
Menschen: Neurochemische, Sensorische, Motivationale und Kognitive Auslöser
Hier: Antriebe, andere Emotionen und sensorische (Pain)
Emotion Output
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Die emotionalen Zustände sind vom Antrieb abhängig
Antriebe: Werte können innerhalb, über oder unter den normalen Parameter liegen
Für jede Kombination der Antriebe (Social, Stimulation etc.) gibt es einen anderen emotionalen Zustand und somit einen anderen Gesichtsausdruck
Gesichtsausdrücke verraten welcher Antrieb ausserhalb der Parameter liegt
Antriebe in normalen Parameter: Freude / Interesse
Antriebe ausserhalb der Parameter: Zorn / Traurigkeit
Gleiche Art der Interaktion kann verschiedene emotionale Zustände auslösen
Emotion Output
Folie 17
The overall system
Emotion Output
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The Behaviour Subsystem
Antriebe können sich nicht selber regulieren - sie werden durch entsprechendes Verhalten reguliert
Roboter jederzeit motiviert das Verhalten zu zeigen, das Antriebe reguliert
Für das Ausführen des Verhaltens, das die Antriebe reguliert können mehrere andere Verhalten nötig sein
Jedes Verhalten ist ein zielgerichteter Prozess
Grösster Input kommt aus Antrieben
Emotion Output
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Das System beinhaltet vier regulierende Verhalten
Play with People (Face-to-Face Interaktion) Bewegt den Antrieb social Drive gegen das ungesellige Ende
des Spektrums (Lonely vs. Asocial) Verlangen nach Interaktion wird stärker je näher der
Antrieb „social Drive“ bei „Lonely“ ist
Play with Toys Bewegt den Antrieb „Stimulation Drive“ in Richtung
„confused“ (Bored vs. Confused) Verlangen wird stärker je näher der Antrieb Stimulation
bei „Bored“ ist
Expectation Violation Bewegt den Antrieb „Security“ gegen das „unsichere“ Ende Verlangen wird stärker je näher der Antrieb am
„gelangweilten“ Ende ist
Sleep Reguliert den Antrieb „Fatigue“ „Motivational Reboot“
Emotion Output
Folie 20
The Motor Subsystem
Für jeden emotionalen Zustand gibt es einen entsprechenden Gesichtsausdruck
Die Intensität des Gesichtsausdrucks variiert je nach „Stärke“ der Emotion
Low Level Face Motor: Kopfbewegung, Blinzeln usw.
Zur Anzeige wird der QuickTime™ Dekompressor „TIFF (Unkomprimiert)“ benötigt.Zur Anzeige wird der QuickTime™ Dekompressor „TIFF (Unkomprimiert)“ benötigt.
Überrascht Traurig
Emotion Output
Folie 21
Inhaltsverzeichnis
Einleitung
Theoretischer Ansatz
Design des Modells
Roboter-Hardware
Kismet
Emotion Output
Folie 22
Die Hardware von Kismet
Zur Anzeige wird der QuickTime™ Dekompressor „TIFF (Unkomprimiert)“
benötigt.
Vision System: Active Stereo Vision System Color CDD Camera 5.6mm focal length
Motor System: Motorola 68332-based Microcontrollers
Auditory System: Wireless microphone MIT - Spoken Language Systems Group
Vocalization: Articulatory Synthesizer DECtalk v4.5
Emotion Output
Folie 23
Inhaltsverzeichnis
Einleitung
Theoretischer Ansatz
Design des Modells
Roboter-Hardware
Kismet
Emotion Output
Folie 24
Kismet in einer Unterhaltung
Emotion Output
Folie 25
Danke für eure Aufmerksamkeit