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The Laughs and Tears of Affective Agents
Ana Paiva
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Affective Computing: is computing that relates to, arises from , or deliberatively influences emotions.
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Understanding and Modelling Affect
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O que são emoções?
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O que são emoções? • “uma reacção física e psíquica (como
raiva ou medo) experiênciado subjectivamente como um sentimento forte e envolvendo alterações fisiológicas que preparam o corpo para acção vigorosa e imediata.” [DicionárioMerrianWebster]
• Entender as emoções é uma tarefa difícil– Após um século de investigação, não existe
consenso sobre o que são emoções e como é que estas se comunicam [Picard]
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Questões:
– Qual a origem das emoções?
– Existem emoções básicas?
– As reacções fisiológicas definem as emoções?
– As emoções são universais?
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Porquê usar a emoção?
• Mecanismo de controlo de baixo custo
• Verificação do modelo mental teórico do ser humano
• Sub-produto do processamento• Melhoramento da interacção com os
humanos
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Teorias de emoçãoExistem dezenas de teorias de
emoções• Historicamente, três teorias são
conhecidas: – Teoria de James-Lange (1880)– Teoria de Cannon-Bard (1927)– Teoria de Schachter-Singer (1962)
• Recentemente, teorias de appraisal tem vindo a ganhar popularidade: – A teoria de Ortony, Clore & Collins, em
particular, é popular na comunidade de Personagens Sintéticas
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Teoria James-Lange (1884)
Acções precedem emoçõesSituação > Interpretação Cérebro > Reacção Fisiológica(suor, batimento cardíaco, adrenalina, expressão facial)
Finalmente vem a emoção
Ou seja:Situação > Interpretação > Reacção >
Cognição > Emoção
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Teoria de James / Lange
• 1884 / 1890
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Teoria de Cannon / Bard
• 1920... 1927– Contraria a primeira Teoria– Primeiro vem a Emoção– Depois vem as acções/reacções– Situação > Interpretação > Cognição >
Emoção > Reacção• Mesma resposta fisiológica para o
medo e para a raiva• Injecções de adrenalina não provocam
emoção
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But
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Appraisal Theories
– Emoção envolve um estado dinâmico que consiste em eventos físicos e cognitivos
– Situação > Interpretação > Avaliação (appraisal) > Emoção
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Appraisal Theories
Situation
Interpretation Emotion
Personal well being
Goals implication
Cause
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Teorias de appraisal
• Emoções são geradas e diferenciadas em função da interpretação ou avaliação (appraisal) subjectiva de uma situação ou acontecimento
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Teorias de appraisal• Como se explica a existência de várias emoções?
• Existem padrões de appraisal diferentes
• Como se explicam as diferentes respostas emocionais entre individuos e tempos diferentes?
• São as interpretações e não os eventos que provocam as emoções
• Porque é que diferentes situações podem levar à mesma emoção?
• Têm o mesmo padrão de appraisal
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Teorias de appraisal
• Como se explica a adequação das emoções às situações?
• Sistema de appraisal evoluiu de modo a prever quando é que certas respostas são mais eficazes
• O que desperta a resposta emocional?
• Os próprios appraisals precedem e geram emoções
• Como explicar os aspectos irracionais?
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Appraisal: Teoria OCC
• Desenvolvida 1988 por Ortony, Clore e Collins
• Estrutura cognitiva das emoções• Esquema de classificação para emoções
comuns• Determinar uma emoção a partir de uma
situação conjugada com os objectivos e crenças
• O modelo assenta essencialmente numa KB• Actua sobre um domínio de emoções• Baseado em reacções de valência aos
eventos
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Teoria OCC
• Emoções estão divididas em 3 categorias dependendo do estímulo– Eventos > Objectivos ou Consequências
(medo)– Agentes > Standards ou Acções (orgulho)– Objectos > Atitudes ou Aspectos (gostar)
• Cada Categoria induz certos tipos de Emoções
• É limitado em termos de emoções que afectem o conhecimento
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Outras teorias...
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Goals, BeliefsExternal Events
Coping
Emotion
Appraisal
Problem-focused
Emotion-focusedCoping
Smith and Lazarus’ cognitive-motivational-emotive system
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Basic Emotions?????Basic Emotions Basis for Inclusion
Arnold Anger, aversion, courage, dejection, desire, despair, fear, hate, hope, love, sadness
Relation to action tendencies
Ekman, Friesen e Ellsworth
Anger, disgust, fear, joy, sadness, surprise
Universal facial expressions
Frijda Desire, happiness, interest, surprise, wonder,
sorrow Forms of action readinessGray Rage and terror, anxiety,
joy HardwiredJames Fear, grief, love, rage Bodily involvement
Mowrer Pain, pleasure Unlearned emotional statesPanksepp Expectancy, fear, rage,
panic HardwiredWatson Fear, love, rage Hardwired
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Qual a importância das emoções?• Investigação nas Ciências Humanas
sugerem que a emoção desempenha um papel fundamental no comportamento inteligente [Picard]– A teoria de [Damasio] salienta este aspecto– Criatividade e emoção estão fortemente
relacionadas– Memória e emoção estão fortemente relacionadas– Inteligência emocional tem-se revelado um factor
tão decisivo quanto o QI para determinar sucesso
• Interacção Pessoa-Máquina é intrinsecamente natural e social, seguindo as bases da interacção Homem-Homem– A teoria de [Reeves&Nass]
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O erro de Descartes• René Descartes(1569-1650) defendia que existe
separação clara entre o racional e irracional (emoções)– Ser supramente racional seria a melhor coisa para a
Humanidade
• [Damasio] defende que a razão e emoção não são entidades antagonistas no nosso cérebro
• A ciência admite a existência de “dois cérebros”: o emocional e o cognitivo
• [Damasio] defende que em algum ponto os “dois cérebros” comunicam. Nesse contacto a emoção afecta o raciocínio
• A teoria de [Damasio] explica porque pacientes com deficiências na geração de emoções, não conseguem tomar certas decisões que seriam óbvias para uma pessoa saudável
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Criatividade, memória e emoçao
• Existe alguma ligação entre criatividade e emoção? [Picard97]– Historicamente, grandes mentes das Artes e Ciências
relataram extremas variações de estado de humor, depressões, tendências de suicídio e hospitalizações por razões psicológicas
– Por exemplo, existem evidências que o álcool é capaz de fomentar a criatividade por inibição de parte do sistema límbico
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Inteligência Emotional
• Sobre a relevância da inteligência emocional: [Cherniss]– Inteligência emocional diz respeito à
capacidade de controlar o momento, a subtileza e o modo como as emoções são expressas
– Evidências demonstram que medição de inteligência cognitiva (QI) não prevêem com precisão sucesso
– Empresas cada vez mais começam a considerar este aspecto
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Environment
Agent
Acts Perceives
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O que são Agentes com Emoções? • As personagens
do Microsoft Chat, cujo comportamento emocional é totalmente controlado pelos utilizadores, correspondem a Agentes com Emoções?
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O que são Agentes com Emoções? • O Assistente de Ajuda do
Microsoft Office, que apresenta algum comportamento emocional autónomo, é um Agente com Emoções?
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O que são Agentes com Emoções? • É necessário distinguir os exemplos
apresentados:– Intuitivamente, as personagens do Microsoft Chat,
nem agentes se podem considerar;– O Assistente do Office pode ser considerado um
Agente com Emoções “fraco”;
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Uma definição de Agentes com Emoções
Um Agente com Emoções é um agente que tem capacidades emocionais no
seu comportamento e raciocínio ou em termos da reação e relação com o
utilizador
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Ou seja...
• Primeiro, é um agente.• Segundo, modela estados emocionais
que lhe vai afectar o comportamento• Terceiro sintetiza e expressa emoções:
expressão vocal, expressão facial, expressão gestual
• Quarto, sintetiza e expressa emoções de modo credível, i.e., que suportem a suspensão da descrença
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Aplicações de Teorias de emoções para criar agentes emocionais
• OZ project (CMU)• Jack and Steve (and MRE) • FearNot!
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OZ
• Iniciado em 1992 por Prof. Joe Bates na University of Carnegie Mellon
• Drama Interactivo• Permite a autores criar e representar
drama interactivamente
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OZ group: Arquitectura do sistema
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OZ- O cenário
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OZ- Noção de “Credibilidade”
• Credibilidade “Agentes que interagem com o utilizador e que levam o utilizador a perder a descrença e acreditar no agente como “vivo”.
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Cathexis
• Composto por 4 componentes– Sistema de comportamentos– Sistema motor– Estímulos internos– Gerador de emoções
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Cathexis
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Cathexis
• Emoções básicas são famílias de estados afectivos– Ex: Medo, Terror, Pânico
• Emoções básicas– Raiva, Medo, Tristeza, Alegria, Nojo,
Surpresa
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Simón, the Toddler
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Yuppy
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Case Study: MRE and the Virtual Human ProjectThe Virtual Human Project brings together
research in intelligent tutoring, natural language recognition and generation, interactive narrative, emotional modeling, and immersive graphics and audio.
The focus is on creating a highly realistic and compelling training environment.
The system includes an 8'x30' wrap-around screen, 10.2 channels of immersive audio, and interactive synthetic humans that can interact with the trainee and respond emotionally to their decisions.
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EMA: The emotion architecture behind the project
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MRE
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GoalsTo to create an application to help children
victims of bullying incidents by using autonomous characters that lead to the emergence of stories (featuring bullying incidents).
Premisses:– Engagement and empathy in a virtual
environment– A sound empirically grounded psychological
theory– Realistic experiences (nothing works always)
Case Study: FearNot!
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Vision…
• We know that “scripted” animated characters can make users respond emotionally
• However, can we create autonomous characters that also evoke emotional responses from users?
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Generate stories & characters that are not scripted!!!!
??????HOW??????
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Example of FearNot!
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Interaction with FearNot!
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Framework (ION v2)
John’s Mind
Graphics (OGRE)Minds
John
Luke’s Mind
Luke
3D John
3D Luke
Set 3D Set
User
GraphicalContent
MindsContent
ToolsAnimation BlenderPath-Planner
Speech Integration
CameraManager Camera
StoryFacilitator
NarrativeContent
Tools
Behaviour Planner
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Story Characters as Emotional Agents
• The characters are created all from the same “basis” (the agent architecture used:FatiMa)
• Each character is authored individualy using the elements of the architecture used...
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Video
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FatiMA
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Deliberative Appraisal
• Prospect based emotions generated by the state of plans in memory (Gratch)
• When a event is perceived:– Plans are updated accordingly – Active pursuit goals are checked for activation– Intentions to achieve active goals are created
• Trigger initial hope/fear emotions
• The process of plan focus generates emotions – Symbiotic relation between cognition and
emotions
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FatiMA
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Let’s imagine a situation
Trigger Condition: Luke mocks John
Trigger Actions
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FatiMA
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Reasoning (Focus)
In each reasoning cycle:• A goal is selected as the focus of attention
– The one that generates the strongest emotions (Sloman)
• The goal’s best plan is brought into focus
• The plan generates emotions:– Hope for achieving the goal– Fear for not achieving the goal– Fear for not preserving an interest goal
I will get hurt
I can hit him
No, I can’t
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Reasoning (Coping)
• Coping strategies applied to the plan depend on the emotional state
• Problem-focused Strategies– Planning (by adding actions, ordering
constraints)– Execution
• Emotion-focused Strategies (Marsella)– Accepting a plan’s failure– Accepting a goal’s failure– Lower a goal’s importance– Lower an effect’s probability
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More issues • FAtiMA (Fearnot AffecTIve Mind
Architecture) Persistent internal stateSaving and loading the agent’s internal
state into persistent memory. Autobiographic Memory Agents now remember what happened
before. Extensions to Character AuthoringNew Types of Conditions (emotion
conditions, etc) Inference Operators
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FatiMA
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Levels of CreationThe creation of agents with FatiMA takes
place on 2 levels: • (Common) Character Level
– Goal and action libraries shared by all characters• (Individual) Character Level
– Personalities of individual characters (e.g. make sure bully and victim act differently
Environment creation:• Scenario Level
– Definition of episodes
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Common Character Level
• Author has to create action and goal descriptions + inferences that all characters share– Together they form the intelligence of the
characters (i.e. all FearNot characters are equally intelligent)
• Authoring via creating STRIPS-like XML definitions of actions and goals– Some tools in place to check syntax and
basic functionality (e.g. unreachable goal states)
• BUT!: still a lot of manual testing required to ensure consistency
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Defining John’s PersonalityEmotional
Dispositions
Emotional Reactions
Goals
Action Tendencies
Actions
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Defining John’s Personality
EmotionalReactions
<EmotionalReaction desirability="-5" praiseworthiness="-5"><Event action="SpeechAct"
parameters="sabotageinvitation,[SELF]" /> </EmotionalReaction>
.
.
.
.
.<EmotionalReaction desirability="-4" praiseworthiness="-3"><Event action="SpeechAct" target="[SELF]"
parameters="insult" /> </EmotionalReaction>
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Defining John’s Personality
Action Tendencies
<ActionTendency action="SpeechAct([Subject],insult)"><Preconditions /> <ElicitingEmotion type="Anger" minIntensity="5">
<CauseEvent /> </ElicitingEmotion>
</ActionTendency>........
<ActionTendency action="cry"><Preconditions /> <ElicitingEmotion type="Distress" minIntensity="6">
<CauseEvent /> </ElicitingEmotion>
</ActionTendency>
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Defining John’s Personality
Goals
<ActivePursuitGoal name="AcceptInvitation([friend])"><PreConditions>
<RecentEvent occurred="True" subject="[friend]" action="Question" target="[SELF]" parameters="invite" />
<Property name=“Like([SELF],[friend])” operator=“GreaterThan”
value=“0” /></PreConditions><SucessConditions>
<Property name="InvitedToParty([friend],[SELF])" operator="=" value="True" /> </SucessConditions><FailureConditions>
<Property name=“InvitedToParty([friend],[SELF])” operator=“=“
value=“False” /></FailureConditions>
</ActivePursuitGoal>
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Defining John’s Personality
Actions
<Action name="Question([target],[question])"><PreConditions>
<Property name="[target]" operator="!=" value="[AGENT]" /> </PreConditions><Effects>
<Effect probability="1"><Property name="SpeechContext()" operator="="
value="#EVENT([AGENT],Question,[target],[question])" /> </Effect>
</Effects></Action><Action name="InferenceOperator1([Inviter],[Invited])"><PreConditions>
<RecentEvent occurred="True" subject="[Invited]" action="Reply" target="[Inviter]" parameters="invite,positiveanswer" /> </PreConditions><Effects>
<Effect probability="1"><Property name="InvitedToParty([Inviter],[Invited])"
operator="=" value="True" /> </Effect>
</Effects></A ti >
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Example of Episode Set-Up
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