Upload
others
View
1
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Concern Processing in Autonomous Agents
Emotions, Personality and other Woolly Concepts
Steve Allen, 11th May 2000
2
What Are Emotions?
❚ “An emotion is usually caused by a person consciously or unconsciouslyevaluating an event as relevant to a concern (a goal) that is important; theemotion is felt as positive when a concern is advanced and negative whena concern is impeded.
❚ The core of an emotion is readiness to act and the prompting of plans; anemotion gives priority for one or a few kinds of action to which it gives asense of urgency – so it can interrupt, or compete with, alternative mentalprocesses or actions. Different types of readiness create different outlinerelationships with others.
❚ An emotion is usually experienced as a distinctive type of mental state,sometimes accompanied or followed by bodily changes, expressions,actions.”
- Oatley and Jenkins, Understanding Emotions (page 96)
3
Why Do Animals HaveEmotions?
❚ Emergency Responses❚ Communication❚ Survival (species vs. individual)
❚ Humans have evolved a vast richness indifferent types of emotion and their use
4
Why Give ComputersEmotions?
❚ Entertainment / Simulation❚ Human-Computer Interaction❚ Solutions for incomplete knowledge❚ Aid Our Understanding Human Emotions
❚ Each reason offers different challenges
5
The Synthetic andThe Artificial
❚ Synthetic (observed) Emotions❙ Intentional Stance❙ Cognitive Structure of Emotions❙ Affective Reasoning Engine
❚ Artificial (analysed) Emotions❙ Cognitive Modelling❙ Capture the Emotion Process
6
Pros and Cons
Synthetic
❚ Rational Agents❚ Homogeneous❚ Approximate❚ Specialised
Artificial
❚ Cognitive Agents❚ Co-Evolution❚ Human-Like❚ Broad-but-Shallow
7
Synthetic Emotions:The OCC Approach
❚ Treat Emotion as a Black Box Process❚ Reason about Causal Triggers❚ Reason about Response❚ High-Level and Abstract
❚ Problems with apparent irrationality(or rather automatic behaviour)
8
Artificial Emotions:Where To Start?
❚ Define An Agent Framework❚ Identify Emotion Classes❚ Map Cognitive Processes❚ Design/Build Emotional Agents❚ Refine the Design
❚ The Design-Based Approach
9
Motivated AgentFramework
ActionPerception
�������������������������������������������������������������������������������������
�������������������������������������������������������������������������������������
�������������������������������������������������������������������������������������
�������������������������������������������������������������������������������������
Meta-Management(reflective)processes
Deliberative processes(planning, deciding,
scheduling, etc.)
Variable thresholdattention filter
Alarms
Reactive processes
Environment
Long-term
memory
Motiveactivation
❚ Three Layers❚ Concurrent Processes❚ Attention Filter(s)❚ Global Alarms❚ Supports Many Different
Types of Control State
10
What Are Control States?
❚ “Information-bearingrepresentations of aninformation-processingcontrol system”
❚ Two Attributes❙ Dimensional❙ Structural❙ (Functional)
Long term
Relatively hard to change,very slow learning, causesand effects diffuse andindirect.
Short term
Changeable, more specificcauses and effects,semantic content.
PersonalitySkills
AttitudesStandardsPreferences
MoodsEmotions
DesiresIntentionsPlans
Control States of varyingScope and Duration
11
Three Classes ofEmotional State
❚ Primary emotional states: such as being startled, terrified, or sexuallystimulated, are typically triggered by patterns in the early sensory inputand detected by a dedicated global alarm system. These emotional statesare sometimes called primes or primary emotions.
❚ Secondary emotional states: such as being anxious, apprehensive, orrelieved, depend on the existence of a deliberative layer in which plans (forfuture states) can be created and executed with relevant risks noticed,progress assessed, and success detected. Damasio [94] terms cognitivelygenerated emotional states – secondary emotions.
❚ Tertiary emotional states: such as feeling humiliated, ashamed, orguilty, can be further characterised by a difficulty to focus attention onurgent or important tasks. These emotions cannot occur unless there is ameta-management layer to which the concept of “losing control” becomesrelevant.
12
The Emotion Process
�������������������������������
�������������������������������
�������������������������������
�������������������������������
�������������������������������
�������������������������������
�������������������������������
����������������
����������������
����������������
����������������
��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
������������������
������������������
������������������
������������������
������������������
�������������
����������������������������������������������������������������������������������
����������������������������������������������������������������������������������
�����������������������������
�����������������������������
�����������������������������
�����������������������������
�����������������������������
�����������������������������
�����������������������������
�����������������������������������
������
InformationCoding
UrgencyEvaluation
RelevanceEvaluation
ContextEvaluation
ActionProposer
Actor
PhysiologicalChange
Generator2
3
4
5
3
5
5
Perception Action
Meta-Management
Alarms
1
Reactive Concern Processing Substrate
Attentive / Deliberative Management
2
������������������������������������������������������������������������������������������������
������������������������������������������������������������������������������������������������Central Machineryof Primary Emotions
���������������
���������������
Global AlarmSystem
…1 7 Emotion Process
Machinery ofTertiary Emotions
���������������
���������������
Attention Filter
Machinery ofSecondary Emotions(somatic markers)
�����������������
�����������������
Peripheral Machineryof Primary Emotions
�����������������
�����������������
Body
6
6
7
Arousal
BodyLoop
BodyLoop
Valenced Signal ofControl Precedence
(“as if” loop)
5
❚ Based on Frijda [86]❚ Allows us to identify the active
processes
❚ Emotions are an emergentphenomena
❚ No single Emotion System
13
Information Flow in aPrimary Emotion
InformationCoding
UrgencyEvaluation
RelevanceEvaluation
ContextEvaluation
ActionProposer
Actor
PhysiologicalChange
Generator1
2
3
4
5
3
5
5
Perception Action
Reactive Concern Processing Substrate
Attentive / DeliberativeMotivator Management
Meta-Management
Alarms
����������������������������������������������������������������������������������������������������������
����������������������������������������������������������������������������������������������������������
Signal of ControlPrecedence
2
Attention Filter
❚ External percepts encoded❚ Relevance to concerns and
context of situation evaluated❚ Urgency of event evaluated❚ Action readiness change is
generated and presses forcontrol precedence
❚ Attentive cognition isinterrupted, involuntary actionmight be performed, and someform of physiological changemight be instigated
14
Information Flow in aSecondary Emotion
AlarmsInformation
Coding
UrgencyEvaluation
RelevanceEvaluation
ContextEvaluation
ActionProposer
Actor
PhysiologicalChange
Generator1
3
4
5
6
8
Perception Action
7
8
8
Meta-Management
�����������������������������������������������������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������������������������������������������������������
Reactive Concern Processing Substrate
Attentive / DeliberativeMotivator Management
2
Attention Filter
❚ Requires deliberation❚ Generated: (a) in response to
deliberative thought process,or (b) with deliberative contextevaluation
❚ Interruption of attention❚ Uses mechanisms of primary
emotions❚ Many different pathways to
trigger emotional response:somatic markers are only onepossible path
15
Information Flow in aTertiary Emotion
AlarmsInformation
Coding
UrgencyEvaluation
RelevanceEvaluation
ContextEvaluation
ActionProposer
Actor
PhysiologicalChange
Generator
3
4
5
8
4
6
6
Perception Action
Meta-Management
����������������������������������������������������������������������������������������������������������
����������������������������������������������������������������������������������������������������������
2
1 7
6
Reactive Concern Processing Substrate
Attentive / DeliberativeMotivator Management
3
Attention Filter
❚ Sub-class of secondaryemotions
❚ Characterised by a loss ofcontrol of attentive processing
❚ Mechanisms to controlattentive processing
❚ Arise from mismatch betweencultural conditioning and themore universal mechanisms ofprimary emotions
16
Sources of Inspiration
❚ Computer Science [Simon 67; Brooks 86]
❚ Cognitive Science [Sloman 99; Minsky 85; Cañamero 97;Moffat & Frijda 95; Velásquez 99; McCauley & Franklin 98]
❚ Psychology [Frijda 86]
❚ Neurology [Damasio 94; LeDoux 96 ; Rolls 99]
17
Somatic Markers
A
autonomic signals
signals toneurotransmitternuclei
endocrine and otherchemical responsesto bloodstream
signals tomuscles inface and limbs
Hy
VM IRIR
SC
ST
stimulus
*
Emotional ResponsePrimary PathwaySecondary Pathway
❚ Damasio [94]❚ Primary and secondary
emotions❚ Learnt associations❚ Falsely interpreted as
emotions necessary forrational thought
18
Fear and the Amygdala
CentralNucleus
Sensory Cortex(primary)
Sensory Cortex(association)
Polymodal Cortex(perirhinal)
SensoryThalamus
AutonomicNervousSystem
Neuro-Endocrine
System
EmotionalBehaviour
Amygdala
Basal
LateralNucleus
AccessoryBasal
stimulusfeatures
EmotionalStimulus
EmotionalResponses
perceptualobjects memories
& context
concepts
extinction
SupramodalCortex
(hippocampus)
Medial PrefrontalCortex
❚ LeDoux [96]❚ Amygdala central to
“fear” system, but notpositive emotions.
❚ Mapping of function ontobrain site
❚ Often a two-waycommunication channel
19
Co-Evolution of Emotion
❚ Society-of-Mind Architecture [Cañamero 97; Minsky 85]
❚ Subsumption Style Philosophy [Brooks 86]
❚ Co-evolution of Competence Levels❙ Mapped to Brain Functions [LeDoux 86; Damasio 94]
❚ Leads to a Co-evolution of Emotion
20
Competence Level 0
����������
����������
����������
����������
����������
����������
����������
�����
��������
��������
��������
��������
��������
��������
��������
�������������
����������
�����
SomaticSensorAgents
PerceivedBody State
TactileSensorAgents
ExternalStimuli
NeurochemicalControl Signals
Alarms
Reactive ConcernProcessing Substrate
ActorAgents
ActionProposer
Agent
BrightnessSensorAgent
PhysiologicalChange Gen.
Agents
BodyAgents
BodyLoop
Physiological Variables
SkillAgents
Effects of Action
NeurochemicalControl Signals
Physiological Variables
����������������������������������������������
����������������������������������������������
SomatosensoryCortex
SensoryThalamus
���������������������������������������������������������������������
Proprioceptive Feedback
����
����
����
“as if” Loop
����������������������������������
��������
��������
����������
����������
�����
RelevanceEvaluation
Agents
LimbicSystem
�����������������������������������
�����������������������������������
ExternalAction
“low road”Drive
Agents
Perception / Cognition Action
MotorCortex
❚ Actively sense theenvironment and respondto its basic needs
❚ Homeostatic and non-homeostatic drives
❚ Inhibition of drivesthrough body or ”as if”loop
21
Competence Level 1
����������
����������
����������
����������
����������
����������
����������
�����
��������
��������
��������
��������
��������
��������
��������
�������������
����������
�����
SomaticSensorAgents
PerceivedBody State
TactileSensorAgents
DirectionNemeAgents
MapAgents
ExternalStimuli
Perception / Cognition
PerceivedExternalStimuli
NeurochemicalControl Signals
Alarms
Reactive ConcernProcessing Substrate
ActorAgents
Action
ActionProposer
Agent
BrightnessSensorAgent
PhysiologicalChange Gen.
Agents
SomaticMarkerAgents
BodyAgents
BodyLoop
Physiological Variables
SkillAgents
Effects of Action
NeurochemicalControl Signals
Physiological Variables
����������������������������������������������
����������������������������������������������
SomatosensoryCortex
SensoryThalamus
Sensory &Supramodal
Cortex
���������������������������������������������������������������������
Proprioceptive Feedback
����
����
����
“as if” Loop
����������������������������������
Arousal
��������
��������
����������
����������
�����
RelevanceEvaluation
Agents
LimbicSystem
�����������������������������������
�����������������������������������
MotorCortex
ExternalAction
“low road”
“high road”
DriveAgents
❚ Integration of senses toproduce percepts
❚ Learnt associationsbetween percepts andbody state
❚ Rudimentary primary andsecondary emotions
❚ No interruption ofattentive processing
22
Competence Level 2
����������
����������
����������
����������
����������
����������
����������
�����
��������
��������
��������
��������
��������
��������
��������
�������������
����������
�����
SomaticSensorAgents
PerceivedBody State
TactileSensorAgents
DirectionNemeAgents
MapAgents
ExternalStimuli
Perception / Cognition
PerceivedExternalStimuli
EyeSensorAgent
AttentiveStimuliRecogniser
Agent
NeurochemicalControl Signals
Alarms
MotiveManager
Agent
Stimuli
Drive
DeliberativeManagement
Reactive ConcernProcessing Substrate
ActorAgents
Action
BehaviourAgents
(consummatory)
ManagerAgents
(appetitive)
������������������������������������������������������������������
������������������������������������������������������������������
������������������������������������������������������������������
Motivator Attention Filter Agent
ActionProposer
Agent
BrightnessSensorAgent
PhysiologicalChange Gen.
Agents
SomaticMarkerAgents
BodyAgents
BodyLoop
Physiological Variables
SkillAgents
Effects of Action
NeurochemicalControl Signals
Physiological Variables
����������������������������������������������
����������������������������������������������
SomatosensoryCortex
SensoryThalamus
Sensory &Supramodal
Cortex
���������������������������������������������������������������������
MotiveActivation
Proprioceptive Feedback
����
����
����
“as if” Loop
����������������������������������
Arousal
��������
��������
����������
����������
�����
RelevanceEvaluation
Agents
LimbicSystem
�����������������������������������
�����������������������������������
MotorCortex
FrontalCortex
ExternalAction
“low road”
“high road”
DriveAgents
❚ Deliberative motivemanagement layer
❚ Attention Filter❚ Separation of deliberative
and reactive perceptprocessing
❚ Interruption of attentiveprocessing
23
Competence Level 3
����������
����������
����������
����������
����������
����������
����������
�����
��������
��������
��������
��������
��������
��������
��������
�������������
����������
�����
SomaticSensorAgents
PerceivedBody State
TactileSensorAgents
DirectionNemeAgents
MapAgents
ExternalStimuli
Perception / Cognition
PerceivedExternalStimuli
EyeSensorAgent
AttentiveStimuliRecogniser
Agent
NeurochemicalControl Signals
Alarms
MotiveManager
Agent
Stimuli
Drive
DeliberativeManagement
Reactive ConcernProcessing Substrate
ActorAgents
Action
BehaviourAgents
(consummatory)
ManagerAgents
(appetitive)
������������������������������������������������������������������
������������������������������������������������������������������
������������������������������������������������������������������
Motivator Attention Filter Agent
ActionProposer
Agent
BrightnessSensorAgent
PhysiologicalChange Gen.
Agents
MetaManagement
SomaticMarkerAgents
BodyAgents
BodyLoop
Physiological Variables
SkillAgents
Effects of Action
NeurochemicalControl Signals
Physiological Variables
����������������������������������������������
����������������������������������������������
SomatosensoryCortex
SensoryThalamus
Sensory &Supramodal
Cortex
VentromedialPrefrontal
Cortex
���������������������������������������������������������������������
MotiveActivation
Proprioceptive Feedback
Meta-Manager
Agent
����
����
����
“as if” Loop
ContextEvaluation
Agents
����������������������������������
Arousal
��������
��������
����������
����������
�����
RelevanceEvaluation
Agents
LimbicSystem
�����������������������������������
�����������������������������������
MotorCortex
FrontalCortex
ExternalAction
“low road”
“high road”
DriveAgents
❚ Three layered model❚ Active control of attentive
processing❚ Global alarm mechanism
fully integrated intosystem
❚ Supports primary,secondary, and tertiaryemotions
24
Emergence of Emotions
❚ Primary Emotions❙ “low road” - early sensory agents (tactile and brightness)❙ “high road” - direction neme, map, and somatic marker agents
❚ Secondary Emotions❙ emergent emotional states that require deliberation❙ recogniser agent and the “high road”❙ meta-manager agent monitoring the motive manager agent
❚ Tertiary Emotions❙ emergent emotional states that require reflection❙ meta-manager agent monitoring the motive manager agent
25
Where Next?
❚ Simulations❙ Design-Based Approach❙ Society-of-Mind Model
❚ Refinement❙ Relevance Evaluation Agents❙ Identify How Layers interact
26
A Quick Word OnPersonality
❚ Some determinates of agent personality?❙ Agent concerns (motivators, goals) (interpretive)
❙ Motivational profile (interpretive)
❙ Sensitivity of emotional states (interpretive)
❙ Spontaneous vs. planned responses (manifest)
❙ Persistence in attaining goals (manifest)
❙ Choice of words and gestures (manifest)
❚ Properties of the architecture? Or are they bestcaptured by a personality module?
27
Bibliography
❚ Allen, S. (2000) Concern Processing in Autonomous Agents. Submitted PhD Thesis, University of Birmingham.❚ Brooks, R. (1986) A Robust Layered Control System for a Mobile Robot. IEEE Journal of Robotics and Automation,
Vol. RA-2, No. 1, pages 12-23.❚ Cañamero, D. (1997) Modeling Motivations and Emotions as a Basis for Intelligent Behavior. In Proceedings of the
First International Symposium on Autonomous Agents, AA'97, Marina del Rey, CA, February 5-8, The ACM Press.❚ Damasio, A. (1994) Descartes’ Error: Emotion, Reason and the Human Brain. New York: G. P. Putman’s Sons.❚ Frijda, N. (1986) The Emotions. Cambridge: Cambridge University Press.❚ LeDoux, J. (1996) The Emotional Brain: The Mysterious Underpinnings of Emotional Life. New York: Simon and
Schuster.❚ McCauley, L. & Franklin, S. (1998) An Architecture for Emotion. In Working Notes of AAAI Fall 1998 Symposium.❚ Minsky, M. (1985) The Society of Mind. New York: Simon & Schuster.❚ Moffat, D. & Frijda, N. (1995) Where there’s a will there’s an agent. In M. J. Wooldridge, and N. Jennings (Eds.),
Intelligent Agents, ECAI-94. Lecture Notes in Artificial Intelligence 890. New York: Springer-Verlag, pages 245-260.❚ Rolls, E. T. (1999) The Brain and Emotion. Oxford: Oxford University Press.❚ Simon, H. (1967) Motivational and emotional controls of cognition. Reprinted in Models of Thoughts, Yale
University Press, (1979), pages 29-38.❚ Sloman, A. (1999) Architectural Requirements for Human-like Agents Both Natural and Artificial. (What sorts of
machines can love?). To appear in K. Dautenhahn (Ed.) Human Cognition And Social Agent Technology, JohnBenjamins Publishing.
❚ Velásquez, J. (1999) When Robots Weep: Emotional Memories and Decision-Making. In Proceedings of theFifteenth National Conference on Artificial Intelligence, Menlo Park, CA: AAAI Press, pages 70-75.