[論文レビュー] A Survey of Robotics and Emotion: Classifications and Models of Emotional Interaction

Richard Savery, Gil Weinberg|arXiv (Cornell University)|Jul 29, 2020

Social Robot Interaction and HRI参考文献 58被引用数 4

ひとこと要約

本稿は、1,427件のロボティクスと感情に関する論文をメタ分析し、内部的感情処理をモデル化した232件に焦点を当てた。感情知能、感情モデル、実装の3段階の分類枠組みを提示し、人間-ロボットインタラクションの向上を目的とした感情と、ロボットのパフォーマンス向上（「生存性」の向上）を目的とした感情の2つの支配的パラダイムを明らかにした。研究では、人間崇拝的傾向、標準化されていないモデル、プロジェクトの孤立といった主な課題を同定した。

ABSTRACT

As emotion plays a growing role in robotic research it is crucial to develop methods to analyze and compare among the wide range of approaches. To this end we present a survey of 1427 IEEE and ACM publications that include robotics and emotion. This includes broad categorizations of trends in emotion input analysis, robot emotional expression, studies of emotional interaction and models for internal processing. We then focus on 232 papers that present internal processing of emotion, such as using a human's emotion for better interaction or turning environmental stimuli into an emotional drive for robotic path planning. We conducted constant comparison analysis of the 232 papers and arrived at three broad categorization metrics; emotional intelligence, emotional model and implementation, each including two or three subcategories. The subcategories address the algorithm used, emotional mapping, history, the emotional model, emotional categories, the role of emotion, the purpose of emotion and the platform. Our results show a diverse field of study, largely divided by the role of emotion in the system, either for improved interaction, or improved robotic performance. We also present multiple future opportunities for research and describe intrinsic challenges common in all publications.

研究の動機と目的

• ロボティクスと感情研究における多様なアプローチを比較するための標準化されたフレームワークの欠如に対処すること。
• ロボットシステムにおける感情入力分析、感情的表現、内部的感情処理のトレンドを特定・分類すること。
• 定常比較法を用いて、内部感情モデルを有する232件の論文を分析し、統一された分類枠組みを導出すること。
• 現在の研究における内的課題、たとえば人間崇拝的傾向、非標準的である感情モデル、プロジェクトの孤立を強調すること。
• 特に感情の社会的側面、感情的シグナル、ロボットにおける長期的感情行動といった、未だ十分に検討されていない研究分野を同定すること。

提案手法

• IEEE XploreおよびACM Full-Text Collectionを用いた体系的文献レビューを実施し、ロボティクスと感情に関する1,427件の出版物を同定した。
• 要旨を広いカテゴリに分類：感情入力、感情的表現、感情的インタラクション、内部的感情処理。
• 内部感情モデルを有する232件の論文を、詳細な定常比較分析の対象として選定した。
• 3段階の分類枠組みを構築：感情知能（感情マッピングや感情の役割などのサブカテゴリを含む）、感情モデル（感情のカテゴリーと歴史を含む）、実装（プラットフォームとアルゴリズム）。
• 定性的メタ分析を用いて、選定された出版物全体を通して繰り返し現れるパターン、課題、研究ギャップを同定した。
• モデルの一貫性、モデルの変異に対する正当性、および研究間での比較手法を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ロボットシステムにおける感情はどのように分類・実装されており、感情的インタラクションおよび内部処理における支配的パラダイムは何か？
• RQ2 ロボットシステム間で使用される感情モデルの主な違いは何か？感情のカテゴリー、マッピング、歴史の観点からどのように変動しているか？
• RQ3 現在のロボットシステムは、感情の社会的側面をどの程度組み込んでいるか？また、感情的シグナルは人間-ロボットインタラクションにおいてどのように解釈されているか？
• RQ4 感情モデリングにおける主な内的課題は何か？これらは研究間の再現性と比較の妨げとなっているか？
• RQ5 長期的調査、クロスプラットフォーム比較、社会的感情ダイナミクスの分野において、今後の感情ロボティクス研究の機会は何か？

主な発見

• 分野は主に2つのパラダイムに分かれている：人間-ロボットインタラクションの向上のための感情と、ロボットのパフォーマンス向上（「生存性」の向上）のための感情。
• レビュー内で、感情モデルをベースラインシステムと比較した論文はたった1件にとどまり、感情ロボティクス研究において比較的評価が不足していることが示された。
• ロボットが内部状態を示すために感情を表現する「感情的シグナル」は、その限界と社会的影響にもかかわらず、文献全体で普遍的に無視されていた。
• 大多数の研究では、感情をロボット内での単独の経験として扱っており、心理学で示されるように、人間の感情の社会的・二重的性質を無視している。
• 多くの論文が、理論的・実証的根拠なしに、エクマンのモデルなどの既存モデルを変更した独自の感情モデルを用いているが、明確な正当性がない。
• ロボットが感情研究に使われた平均回数はたったの1.44回にとどまり、ロボットプラットフォームにおける感情行動の長期的研究がほとんど存在しないことが示された。