A Logic of Emotions for Intelligent Agents Bas R. Steunebrink Mehdi Dastani John-Jules Ch. Meyer

Αντικείμενο της Δημοσίευσης Η δημοσίευση αυτή παρουσιάζει μία τυπική μαθηματική περιγραφή ενός γνωστού μοντέλου συναισθημάτων. Εισάγει μία λογική γλώσσα L η οποία δίνει τη δυνατότητα ορισμού ενός πράκτορα λογισμικού ως προς τις ενέργειες, αλλά και τη νοητική του κατάσταση, συμπεριλαμβανομένων των συναισθημάτων αυτού. Ο φορμαλισμός αυτός μπορεί επίσης να περιγράψει την επίπτωση που θα έχουν τα συναισθήματα ενός πράκτορα στη διαδικασία λήψης αποφάσεων.

Δομή της Παρουσίασης 1)Μοντέλο OCC για περιγραφή συναισθημάτων. 2)Συντακτικό και σημασιολογία της γλώσσας L. 3)Τα συναισθήματα της ελπίδας και του φόβου. 4)Πώς μπορούν αυτά να χρησιμοποιηθούν για να διευκολύνουν τη λήψη αποφάσεων. 5)Πλεονεκτήματα της συγκεκριμένης προσέγγισης και μελλοντική έρευνα.

Περί Συναισθημάτων… Τα συναισθήματα είναι (?) μία επιθυμητή ιδιότητα για έναν πράκτορα λογισμικού: –Επηρεάζουν τις διαδικασίες σκέψης και συμπερασμού. –Δρουν ως ευριστικά ώστε να αποφεύγεται η υπερβολική σκέψη. –Ελαττώνουν το μη ντετερμινισμό στη συμπεριφορά ενός πράκτορα. Κύκλος αλληλεπίδρασης λογικής-συναισθημάτων: –Ο πράκτορας εκτελεί κάποια ενέργεια. –Τα αποτελέσματα της ενέργειας εγείρουν κάποια συναισθήματα. –Τα συναισθήματα επηρεάζουν τη διαδικασία σκέψης. –Η διαδικασία σκέψης καθορίζει τις επόμενες ενέργειες.

Κύκλος Αλληλεπίδρασης Εκτέλεση ενέργειας Παραγωγή συναισθήματος Διαδικασία σκέψης προκαλεί επηρεάζει αποφασίζει

Το Μοντέλο OCC Ortony, Clore και Collins 1988 [10]. Μοντελοποίηση ανθρώπινων συναισθημάτων. –Περιλαμβάνει συνολικά 22 συναισθήματα. –Είναι οργανωμένα σε ιεραρχία ανάλογα με το ποιόν ή τι αφορούν: Άλλα αντικείμενα (π.χ. αγάπη και μίσος). Ενέργειες πρακτόρων (π.χ. υπερηφάνεια και θαυμασμός). Συνέπειες γεγονότων (π.χ. χαρά και οίκτος). Συνδυασμός κλαδιών της ιεραρχίας για πιο σύνθετα συναισθήματα. –Περιγραφή συναισθημάτων με βάση τις συνθήκες που προκαλούν την εμφάνιση καθενός από αυτά συναρτήσει αντικειμένων, ενεργειών και γεγονότων. –Κατάλληλο για περιγραφή σε τυπική γλώσσα.

Συναισθήματα στο OCC μοντέλο Emotions = { (θετικά)(αρνητικά) i, j πράκτορες, i ≠ j α ατομική ενέργεια π σχέδιο κ σύζευξη «λεκτικών» } joy i (κ),distress i (κ), hope i (π, κ),fear i (π, ¬ κ), satisfaction i (π, κ),dissapointment i (π, κ), relief i (π, ¬ κ),fears-confirmed i (π, ¬ κ), happy-for i (j, κ),resentment(j, κ), gloating i (j, κ),pity i (j, κ), pride i (α),shame i (α), admiration i (j, α),reproach i (j, α), love i (j),hate i (j), gratification i (α, κ), remorse i (α, κ), gratitude i (j, α, κ),anger i (j, α, κ)

Τυπική Διατύπωση του Μοντέλου OCC Φορμαλισμός KARO [8]. –Περιγραφή πρακτόρων προσανατολισμένων σε στόχους. –OCC συστατικά → KARO συστατικά. Επέκταση και ελαφρά τροποποίηση του φορμαλισμού για τις ανάγκες της δημοσίευσης. Η γλώσσα L που προκύπτει μπορεί να περιγράψει πλήρως έναν πράκτορα ως προς τις ενέργειες και τη νοητική του κατάσταση.

Τελεστές της L Τελεστές της γλώσσας L για τη νοητική κατάσταση ενός πράκτορα i: –Belief B i φ: ο πράκτορας i πιστεύει στο φ. –Goal G i κ: ο πράκτορας i σκοπεύει να διεκπεραιώσει το στόχο κ. –Ability A i π: ο πράκτορας i έχει την ικανότητα να φέρει εις πέρας το π. –Commitment Com i π: ο i είναι προσηλωμένος στην αποπεράτωση του π (το π βρίσκεται στην ατζέντα του i). Τελεστής δράσης για τον πράκτορα i: –Action [do i (π)]φ: το φ ισχύει μετά την αποπεράτωση του π από τον i. –Action [do i (deliberate)]: ο i βρίσκεται σε διαδικασία σκέψης. –Δυϊκός τελεστής φ: το φ ίσως ισχύει μετά την αποπεράτωση του π από τον i.

Χρειαζόμαστε… Συνεπείς συζεύξεις: –P το σύνολο ατομικών προτάσεων. –Lits = P U { ¬ p | p στο P } σύνολο «λεκτικών». –K το σύνολο όλων των συνεπών συζεύξεων με στοιχεία από το Lits. –K’ = K \ { T }, δηλαδή το Κ’ δεν περιέχει την κενή σύζευξη. Σχέδια: –A το σύνολο ατομικών ενεργειών πεδίου. –Plans το σύνολο όλων των ενεργειών, καθώς και των ακολουθιακών συνθέσεων αυτών. Αν α στο Α, τότε και α στο Plans. Αν α στο Α και π στο Plans, τότε και (α; π) στο Plans. g το σύνολο ονομάτων των πρακτόρων.

Σημασιολογία των B i φ και [do(●)] Δομές (μοντέλα) Kripke: –S μη κενό σύνολο κόσμων. –θ : S → 2 P συνάρτηση ανάθεσης τιμών αληθείας. –R B : g x S → 2 S σχέση προσβασιμότητας μεταξύ καταστάσεων. –Σ σύνολο ζευγών μοντέλων-καταστάσεων (M, S). –R Α : g x Plans x Σ → 2 Σ σχέση προσβασιμότητας που προσδιορίζει τη συνολική συμπεριφορά του πράκτορα ως προς τις ενέργειες του. Ο τελεστής Belief ορίζεται σημασιολογικά ως. Ο τελεστής Action ορίζεται σημασιολογικά ως.

Σημασιολογία των A i π, Com i π, G i κ και Emotions Σύνολα : –C : g x Σ → 2 Plans συνάρτηση που επιστρέφει το σύνολο ενεργειών που ο πράκτορας είναι ικανός να εκτελέσει. –C : g x Σ → 2 Plans συνάρτηση που επιστρέφει το σύνολο σχεδίων που ο πράκτορας είναι αποφασισμένος να εκτελέσει. –Γ : g x Σ → 2 Κ’ συνάρτηση που επιστρέφει το σύνολο στόχων του πράκτορα. –Emotions = δομή συναρτήσεων που περιγράφουν τη συναισθηματική κατάσταση του πράκτορα, π.χ.: Hope : g x Σ → 2 Plans x K’ Fear : g x Σ → 2 Plans x K ¬, όπου Κ ¬ = { ¬ κ | κ στο Κ’ } …

Ερμηνεία Τύπων Οι τύποι στη γλώσσα L ερμηνεύονται βάσει ζευγών (M, s): –(M, s) entails p ανν p στο θ(s) για p στο P –(M, s) entails ¬ φ ανν (M, s) ¬ entails φ –(M, s) entails (φ 1 and φ 2) ανν (M, s) entails φ 1 και (M, s) entails φ 2 –(M, s) entails B i φ ανν για κάθε s’ στο R B (i)(s): (M, s) entails φ –(M, s) entails G i κ ανν κ στο Γ(i)(M, s) –(M, s) entails A i π ανν π στο C(i)(M, s) –(M, s) entails Com i (π) ανν π στο Ag(i)(M, s) –(M, s) entails [do i (π)]φ ανν για κάθε (Μ’, s’) στο R Α (i, π)(Μ, s): (Μ’, s’) entails φ

Πιθανή Πρόθεση και Ένταση Συναισθήματος Πιθανή πρόθεση Ι(π, κ) ↔ Β(Απ and Gκ and κ) Ένταση Συναισθήματος intensity : g x Σ x Emotions → R + –Δίνει ένα «μέτρο» του συναισθήματος. –Ορίζεται για κάθε συναίσθημα διαφορετικά. –Μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη δημιουργία ευριστικών κανόνων που επηρεάζουν τη διαδικασία σκέψης του πράκτορα για να ελαττώσει το μη ντετερμινισμό.

Ελπίδα Σύμφωνα με το OCC μοντέλο, «ελπίδα σημαίνει να είναι κάποιος ευχαριστημένος με την προοπτική ενός επιθυμητού γεγονότος». Τι μπορεί να σημαίνει αυτό για έναν πράκτορα προσανατολισμένο σε στόχους: –Επιθυμητό γεγονός → επιτυχία ενός στόχου ή τμήματος αυτού. –Προοπτική → ο πράκτορας έχει ένα σχέδιο για επιτύχει το στόχο του, προτίθεται να το υλοποιήσει, και είναι προσηλωμένος σε αυτό. hope(π, κ) ↔ (Ι(π, κ) and Com(π)) Ευριστική χρησιμότητα. (?)

Φόβος Σύμφωνα με το OCC μοντέλο, «φόβος σημαίνει να είναι κάποιος δυσαρεστημένος με την προοπτική ενός απευκταίου γεγονότος». Ουσιαστικά ο φόβος ορίζεται σαν το συμπληρωματικό συναίσθημα της ελπίδας. Ισοδυναμεί με την ελπίδα πραγματοποίησης ενός γεγονότος βάσει κάποιου σχεδίου, συν την πίστη ότι το σχέδιο αυτό μπορεί να αποτύχει. fear(π, ¬ κ) ↔ (hope(π, κ) and Β ¬ κ)

Μερικές Ιδιότητες hope(π, κ) → [do(π)] ¬ hope(π, κ) fear(π, ¬ κ) → [do(π)] ¬ fear(π, ¬ κ) B[do(π)] ¬ κ → ( ¬ hope(π, κ) and ¬ fear(π, ¬ κ)) fear(π, ¬ κ) → B( κ and ¬ κ) Αν φ → [do(π)]φ τότε και ¬ fear(π, ¬ κ)

Επίδραση στη Διαδικασία Σκέψης (1) Δύο πιθανοί συνδυασμοί ελπίδας και φόβου. –Ελπίδα αλλά όχι φόβος (ευτυχία ? [4], [8] ). –Ελπίδα και φόβος ταυτόχρονα. Θέλουμε να αντλήσουμε ευριστικούς κανόνες από αυτή την πληροφορία ώστε να υποβοηθήσουμε τη διαδικασία σκέψης. Στην πρώτη περίπτωση κάτι τέτοιο δείχνει αρκετά απλό: –(hope(π, κ) and ¬ fear(π, ¬ κ)) → [do(deliberate)](I(π, κ) and Com(π))

Επίδραση στη Διαδικασία Σκέψης (2) Στη δεύτερη περίπτωση: –(hope(π, κ) and fear(π, ¬ κ)) → [do(deliberate)]((I(π, κ) and Com(π)) or (I(π’’, κ) and Com(π’’))) –προϋπόθεση η ύπαρξη μίας νοητικής διαδικασίας replan [5], η οποία κατασκευάζει ένα εναλλακτικό σχέδιο π’’. Πότε όμως θα γίνεται αυτός ο επαναπροσδιορισμός του σχεδίου (τελεστής or); –Ο κανόνας στην παραπάνω μορφή δεν αποτελεί καλό ευριστικό. –Δε συγκεκριμενοποιεί καθόλου το πότε πρέπει να κατασκευαστεί ένα εναλλακτικό σχέδιο.

Βελτίωση… Μεταβλητές που επηρεάζουν την ένταση της ελπίδας: –Βαθμός στον οποίο ο πράκτορας επιθυμεί κάποιο γεγονός –Η πιθανοφάνεια του γεγονότος. Μεταβλητές που επηρεάζουν την ένταση του φόβου: –Βαθμός στον οποίο κάποιο γεγονός είναι ανεπιθύμητο. –Η πιθανοφάνεια του γεγονότος. Ορισμοί των εντάσεων: –intensity(hope(π, κ)) := I hope (desirability(κ), likelihood(π, κ)) –intensity(fear(π, ¬ κ)) := I fear (undesirability( ¬ κ), likelihood(π, ¬ κ)) –οι συναρτήσεις desirability, undesirability και likelihood επιστρέφουν κάποια «μέτρα» εντάσεων, τα οποία εξαρτώνται από την πλατφόρμα υλοποίησης.

Τελικά… Ο πράκτορας θα συνεχίσει να είναι προσηλωμένος στο ίδιο σχέδιο όσο η ελπίδα του σχετικά με το σχέδιο αυτό έχει μεγαλύτερη ένταση από το φόβο του ότι το σχέδιο θα αποτύχει. –(hope(π, κ) and fear(π, ¬ κ) and (intensity(hope(π, κ)) ≥ intensity(fear(π, ¬ κ)))) → [do(deliberate)](I(π, κ) and Com(π)) Διαφορετικά, ο πράκτορας θα επιχειρήσει να καταστρώσει κάποιο εναλλακτικό σχέδιο. –(hope(π, κ) and fear(π, ¬ κ) and (intensity(hope(π, κ)) < intensity(fear(π, ¬ κ)))) → [do(deliberate)](I(π’’, κ) and Com(π’’))

Θετικά της Προσέγγισης Ο πράκτορας έχει ένα σύνολο από σχέδια, από τα οποία πρέπει να επιλέξει ένα για να πετύχει το στόχο του. Χωρίς συναισθήματα, ο πράκτορας θα επέλεγε σε κάθε χρονική στιγμή κάποιο σχέδιο, με αυξημένη πιθανότητα εσφαλμένης συμπεριφοράς. Με την προσθήκη συναισθημάτων, ο πράκτορας εμμένει στο ίδιο σχέδιο όσο θεωρεί ότι «όλα πάνε καλά». Ακόμη κι αν χρειαστεί να αλλάξει σχέδιο, ο πράκτορας θα «θυμάται» ποια σχέδια στο παρελθόν απέτυχαν, οπότε δεν πρόκειται να επιλέξει κάποιο από αυτά.

Μελλοντική Έρευνα Υλοποίηση ποσοτικού μοντέλου που συμπεριλαμβάνει τις έννοιες του δυναμικού, κατωφλίου και έντασης συναισθημάτων. Διερεύνηση για τον τρόπο μοντελοποίησης συναρτήσεων όπως επιθυμία και πιθανοφάνεια. Υλοποίηση συμπεριφοράς πράκτορα. Δοκιμή στο iCat της Phillips.

… και το γατί

Αναφορές… [1] Bratman, M. E Intention, Plans and Practical Reason. Cambridge Massachusetts: Harvard University Press. [2] Cohen, P. R., and Levesque, H. J Intention is Choice with Commitment. Artificial Intelligence 42: [3] Damasio, A. R Descartes’ Error: Emotion, Reason and the Human Brain. New York: Grosset/Putnam. [4] Dastani, M., and Meyer, J.-J. Ch Programming Agents with Emotions. In Proc. of ECAI ’06, [5] Dastani, M.; Boer, F. S. d.; Dignum, F.; and Meyer, J.-J. Ch Programming Agent Deliberation: An Approach Illustrated Using the 3APL Language. In Proceedings of AAMAS ’03, [6] Gratch, J., and Marsella, S A Domain-independent Framework for Modeling Emotions. Journal of Cognitive Systems Research 5(4):

Αναφορές… [7] Meyer, J.-J. Ch.; Hoek, W. v. d.; and Linder, B. v A Logical Approach to the Dynamics of Commitments. Artificial Intelligence 113: [8] Meyer, J.-J. Ch Reasoning about Emotional Agents. In de Mántaras, R. L., and Saitta, L., eds., Proceedings of ECAI ’04, IOS Press. [9] Oatley, K., and Jenkins, J. M Understanding Emotions. Oxford, UK: Blackwell Publishing. [10] Ortony, A.; Clore, G. L.; and Collins, A The Cognitive Structure of Emotions. Cambridge, UK: Cambridge University Press. [11] Picard, R. W Affective Computing. MIT Press. [12] Sloman, A Beyond Shallow Models of Emotion. Cognitive Processing 2(1):