[論文レビュー] Norms, Institutions, and Robots

Stevan Tomic, Federico Pecora+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 30, 2018

Multi-Agent Systems and Negotiation参考文献 54被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、混合人間-ロボット社会における社会的規範を表すために「機関（institutions）」を用いる形式的フレームワークを提案する。このフレームワークにより、制約充足問題（CSP）に基づく計算モデルを用いてロボットが規範について推論できるようになる。フレームワークは物理的領域における規範の検証、計画、実行を支援し、バッテリー やスポンジといった実物の道具を用いた取引シナリオにおいて、実世界のロボットと人間の相互作用を成功裏に実現した。

ABSTRACT

Interactions within human societies are usually regulated by social norms. If robots are to be accepted into human society, it is essential that they are aware of and capable of reasoning about social norms. In this paper, we focus on how to represent social norms in societies with humans and robots, and how artificial agents such as robots can reason about social norms in order to plan appropriate behavior. We use the notion of institution as a way to formally define and encapsulate norms, and we provide a formal framework for institutions. Our framework borrows ideas from the field of multi-agent systems to define abstract normative models, and ideas from the field of robotics to define physical executions as state-space trajectories. By bridging the two in a common model, our framework allows us to use the same abstract institution across physical domains and agent types. We then make our framework computational via a reduction to CSP and show experiments where this reduction is used for norm verification, planning, and plan execution in a domain including a mixture of humans and robots.

研究の動機と目的

• 既存のロボット向け規範モデルにおける実行的意味論と物理的根拠の欠如に対処すること。
• 抽象的な規範を物理的領域に形式的に結びつけることにより、混合人間-ロボット社会におけるロボットの社会的規範についての推論を可能にすること。
• バッテリー やスポンジなどの共有物を介した協調行動を支援すること。
• 異なるエージェントタイプや社会的文脈に適用可能な再利用可能でドメインに依存しない規範モデルを提供すること。
• 抽象的な規範モデリングと物理的実行軌道を統合することで、マルチエージェントシステムとロボティクスを橋渡しすること。

提案手法

• フレームワークは、社会的文脈における役割、行動、道具、規範を統合する形式的抽象概念として「機関（institutions）」を定義する。
• 抽象的な機関的要素をドメイン内での具体的な物理的エージェントと物体にマッピングするための根拠化メカニズムを導入する。
• 規範的推論タスクを制約充足問題（CSP）に還元することで、計算による検証と計画を可能にする。
• 物理的実行は状態空間の軌道としてモデル化され、抽象的な規範と時間的経過における観察可能な行動を結びつける。
• タイムラインベースのプランナは、CSPにエンコードされた規範を用いて、ロボットの準拠行動シーケンスを生成する。
• 役割および道具の根拠付けを変更することで動的再構成が可能であり、人間-ロボットおよびロボット-ロボットのさまざまなシナリオでの再利用を可能にする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 どのようにして、異なる物理的ドメインやエージェントタイプに再利用可能な形で社会的規範を形式的に表現・統合できるか？
• RQ2 抽象的な規範モデルを物理的環境に根拠づけるにはどうすればよいか？ これによりロボット実行のための実行的意味論が保証される。
• RQ3 制約充足問題（CSP）は、混合人間-ロボット相互作用における準拠行動の検証、計画、実行に効果的に用いることができるか？
• RQ4 相互作用に使用される物理的道具（実物の物体）を、規範モデルに形式的に統合するにはどうすればよいか？
• RQ5 人間、ロボット、または混合チームを含む多様なシナリオにおいて、同じ機関的モデルを用いることは可能か？

主な発見

• フレームワークは、人間-ロボット間の取引相互作用において規範準拠性を成功裏に検証した。具体的には、黄色のスポンジを渡す前に青いスポンジを取る行動は、時間的規範に違反しているため準拠しないと特定された。
• 再構成されたシナリオにおいて、Pepper ロボットが自動的に準拠計画を生成し、実行した。この際、ロボットは買い手の役割を果たし、バッテリーを商品として人間売り手と相互作用した。
• 同じ機関的モデルをロボット-ロボット相互作用に適用するために役割の根拠付けを変更したことで、エージェントタイプにかかわらずフレームワークの再利用性が実証された。
• CSPに基づく還元により、効率的な規範検証と計画が可能となり、制約違反解析によって準拠しない行動が検出された。
• 道具に配慮した協調行動が実現された。これは、スポンジとバッテリーを物理的道具として使用した相互作用モデルを通じて実証された。
• 抽象的な規範定義から物理的ロボット実行へのスムーズな移行が可能であり、人間参加者とロボットを用いた実世界実験によって検証された。