[论文解读] Fundamentals of Mathematical Theory of Emotional Robots

Oleg G. Pensky, Kirill V. Chernikov|arXiv (Cornell University)|Oct 17, 2010

Artificial Immune Systems Applications参考文献 2被引用 5

一句话总结

本文提出了一套数学框架，通过无量纲系数对情感记忆、教育和群体动力学进行建模，以实现对机器人情感的建模。该框架引入了形式化的情感状态、基于情感选择的决策规则，以及群体凝聚力与冲突的模型，并提供了理论证明和虚拟环境中情感交互的算法。

ABSTRACT

In this book we introduce a mathematically formalized concept of emotion, robot's education and other psychological parameters of intelligent robots. We also introduce unitless coefficients characterizing an emotional memory of a robot. Besides, the effect of a robot's memory upon its emotional behavior is studied, and theorems defining fellowship and conflicts in groups of robots are proved. Also unitless parameters describing emotional states of those groups are introduced, and a rule of making alternative (binary) decisions based on emotional selection is given. We introduce a concept of equivalent educational process for robots and a concept of efficiency coefficient of an educational process, and suggest an algorithm of emotional contacts within a group of robots. And generally, we present and describe a model of a virtual reality with emotional robots. The book is meant for mathematical modeling specialists and emotional robot software developers.

研究动机与目标

• 通过心理参数的数学构造，形式化机器人情感的概念。
• 建模记忆对个体及群体机器人情感行为的影响。
• 为机器人系统中的情感决策与群体互动构建框架。
• 为机器人情感状态和教育效率引入无量纲参数。
• 设计一种用于情感接触和情感机器人虚拟现实模拟的算法。

提出的方法

• 通过无量纲系数定义情感，以量化情感记忆和心理状态。
• 引入等效教育过程的概念及效率系数，以建模机器人的学习过程。
• 制定数学定理，描述机器人群体中的团结与冲突。
• 提出基于情感选择的二元决策规则，以指导机器人行为。
• 开发一种利用情感状态参数的群体机器人情感接触算法。
• 基于所提出的形式化方法，构建一个包含情感响应机器人的虚拟现实模型。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何通过数学构造正式定义并量化机器人的情感？
• RQ2 记忆对机器人情感行为的影响是什么？如何用数学方法建模？
• RQ3 如何使用无量纲参数描述和测量机器人群体中的情感状态？
• RQ4 哪些数学规则支配机器人的情感决策，特别是在二元选择情境中？
• RQ5 如何在算法层面建模机器人群体中的情感互动与凝聚力？

主要发现

• 本文建立了一个使用无量纲系数的形式化数学模型，用于描述机器人的情感记忆。
• 已证明理论定理，以描述机器人群体中的团结与冲突动力学。
• 引入了无量纲参数，用于量化个体及群体机器人系统中的情感状态。
• 正式定义并证明了基于情感选择的二元决策规则。
• 提出了一种群体机器人内部情感接触的算法，实现了动态社交互动的建模。
• 提出并描述了一个全面的虚拟现实环境模型，其中包含情感响应的机器人。