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

Folie 8

Inhaltsverzeichnis

Einleitung

Theoretischer Ansatz

Design des Modells

Roboter-Hardware

Kismet

Emotion Output

Folie 9

The overall system

Emotion Output

Folie 10

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

Folie 11

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

Folie 12

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

Folie 14

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

Folie 16

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

Folie 18

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

Folie 19

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

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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

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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