agentes inteligentes e sistemas multi-agente personagens sintéticas

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Agentes Inteligentes e Sistemas Multi-agenteAgentes Inteligentes e Sistemas Multi-agentePersonagens SintéticasPersonagens Sintéticas

A. Paiva

TópicosTópicos Introdução Personagens Sintéticas em Mundos

Virtuais Caso: C4 – Um Cérebro Virtual

• Arquitectura Embodied Conversational Agents

• Modelo FMTB• REA

Referências

A. Paiva

IntroduçãoIntrodução O que são personagens

sintéticas?• Personagens que parecem

vivas.• Criaturas que parecem

possuir personalidade. Inúmeras aplicações

• Interfaces Homem-Máquina • Jogos de computador• Entretenimento

A. Paiva

IntroduçãoIntrodução

Várias áreas de estudo:• Animação tradicional• Computação gráfica• Inteligência artificial• Psicologia• Interfaces multimodais

A. Paiva

IntroduçãoIntrodução Aparecimento das primeiras personagens sintéticas

nos anos 20. “Disney animation makes audiences realy believe in …

characters.” – illusion of life (Thomas 1981) “It is the change in shape that shows what the

character is thinking. It is the thinking that gives the illusion of life.” – illusion of life (Thomas 1981)

A. Paiva


Projecto de OZ - 1992• Personagens sintéticas em ambientes

interactivos.• Inspirado no trabalho dos animadores da

Disney.• Baseada em:

- aspectos comportamentais.- Objectivos.- Emoções- Criaturas com reacções emocionais a

eventos.• Introduz o conceito de credibilidade.

A. Paiva


Personagem credível – proporciona a ilusão de vida, permitindo a suspensão de descrença da audiência.

Emoção fundamental para criar a ilusão de vida. Três pontos chave para a representação de

emoções:• Estado emocional da personagem claramente

definido.• Processo de pensamento revela o sentimento.• Acentuação das emoções.

A. Paiva

Introdução Personagens Sintéticas em Mundos

Virtuais: os primeiros sistemas Caso: C4 – Um Cérebro Virtual



Referências

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•O projecto ALIVE mostrava várias O projecto ALIVE mostrava várias personagens (a principal das quais é personagens (a principal das quais é um cão) que interagiam com um um cão) que interagiam com um utilizador humano em tempo realutilizador humano em tempo real•O projecto utilizava captura de vídeo O projecto utilizava captura de vídeo para fazer reconhecimento de gestos e para fazer reconhecimento de gestos e para sobrepôr imagens virtuais num para sobrepôr imagens virtuais num ambiente de realidade aumentadaambiente de realidade aumentada•O utilizador podia interagir com o O utilizador podia interagir com o mundo virtual controlando mundo virtual controlando directamente um agente directamente um agente proxyproxy que o que o representava nesse mundo.representava nesse mundo.

ALIVEALIVE

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ALIVEALIVE

A. Paiva

ALIVEALIVE

Behaviours

Motor Skills

Geometry

Controllers

Deg. Of Freedom

Motor System

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SWAMPED!SWAMPED!

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Introdução Personagens Sintéticas em Mundos

Virtuais Caso: C4 – Um Cérebro Virtual



Referências

A. Paiva

C4 – Um Cérebro VirtualC4 – Um Cérebro Virtual

Trabalho desenvolvido por Blumberg no grupo de personagens sintéticas.

Influenciado pela teoria da atitude intencional. Se conhecermos as crenças e os desejos de

uma criatura, podemos predizer as suas acções. Noção de “ilusão de vida”. Personagens com a capacidade de expressarem

o seu estado mental:• Um observador pode inferir as suas

crenças e desejos.

A. Paiva

C4 – Um Cérebro VirtualC4 – Um Cérebro Virtual

Exemplo: Sheep|dog Duncan Pastor Ovelhas Utilizador controla o pastor, dando comandos de

voz ao duncan (sit,down,away).

A. Paiva

C4 - ArquitecturaC4 - Arquitectura

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Sistema Sensorial• Único ponto de entrada de informação

sensorial.• Garante Honestidade sensorial.• A criatura só vê o que está no seu campo de

visão. Sistema Percepcional

• Atribui significado à informação sensorial recebida.

• Árvore de Percepções.

A. Paiva


São apenas feitas transversias parciais da árvore. Permite reduzir a dimensionalidade da informação

sensorial recebida. Pode-se substituir os classificadores sem afectar o

funcionamento do sistema.

A. Paiva


Sistema Proprioceptivo• Animais usam sensores que detectam

extensão dos músculos para determinar a posição dos seus orgãos.

• Criaturas têm consciência do seu estado interno.

• Mecanismo Blackboard.• Criatura pode registar eventos só

visíveis a si.

A. Paiva


Memória de Percepção• Simula a memória de trabalho humana.• Lista de objectos persistentes.

- Percepções- Predições- Hipóteses

• Juntos formam a vista que a criatura tem do contexto.

• Todos os componentes da C4 podem alterar ou acrescentar este tipo de objectos.

A. Paiva


Eventos de diferentes modalidades podem ser combinados num único objecto.

A confiança num determinado objecto vai decaindo ao longo do tempo.

Estrutura permite-nos questionar a memória de maneiras muito úteis. “Há comida perto de mim?”

Escolher alvos de acção. “Procura um objecto humanóide e vai até ele”.

A. Paiva


Predição• Informação sensorial vinda de um objecto

pode ser interrompida temporariamente.• Quando o registo de uma percepção não é

observado:- O seu valor é predito.- Torna-se visível ao sistema como se tivesse

sido realmente observado.• Base para surpresa.

- Um objecto que tenha fornecido um estimulo surpreendente é um excelente candidato para receber o foco de atenção da criatura.

• Predição contribui para o senso comum e a credibilidade de uma criatura.

• Implicam expectativas acerca do mundo.

A. Paiva


Video Sheep|Dog

A. Paiva


Selecção de Acções• Responder a 4 questões:

- Quando fazer?- O que fazer e como fazer?- A que o fazer?- Durante quanto tempo?

• Acção modifica estado interno da criatura• Guarda na memória o objecto actual de

interesse

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C4 - ArquitecturaC4 - Arquitectura Grupos de Acções

• Acções avaliadas em função do contexto corrente e do seu valor intrínseco.

• As acções na “Startle List” competem deterministicamente.

• Se nenhuma for relevante, as acções na “Default list” competem probabilisticamente.

A. Paiva


Sistema de Navegação• Intercepta as ordens escolhidas pelo

sistemas de acções.• Decompõem-nas numa sequência de

movimentos que envia para o Sistema Motor.• Permite uma representação mais conveniente

no Sistema de acções.• Alivia-o de implementar as suas decisões.

A. Paiva

C4 - ArquitecturaC4 - Arquitectura Sistema Motor

• Responsável por tornar a criatura visualmente credível

• Permite- Gestos simples- Locomoção- Simular a atenção da criatura, através do olhar.

• Utiliza grafos de pose.

A. Paiva

VideosVideos

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Introdução C4 – Um Cérebro Virtual


• Modelo FMTB• REA• MACK

Referências

A. Paiva

Embodied Conversational AgentsEmbodied Conversational Agents

Humanos Virtuais com capacidades sociais e linguísticas para levar a cabo uma conversação face a face.

Utilizam o corpo de uma maneira muito semelhante aos humanos.

Ideais para suportarem uma interacção eficiente entre pessoas e máquinas.

Sistemas de diálogo robustos face a ruido no reconhecimento de fala.

Não é necessário treino por parte dos utilizadores.

A. Paiva

Embodied Conversational AgentsEmbodied Conversational Agents

Propriedades:• Reconhecem e respondem a entradas

verbais e não verbais.• Geram saidas verbais e não verbais.• Lidam com funções conversacionais

(dar a vez, dar feedback).• Dispõem de sinais que indicam o

estado da conversa.

A. Paiva

Modelo FMTBModelo FMTB

Objectivos:• Analisando o processo de conversação

humano e centrando a nossa análise no emissor e no receptor...

• ... Conseguir estabelecer um modelo que estruture a interacção entre um humano e um E.C.A.

Ideias Base:• Funções vs. Comportamentos na

conversação• Sincronização• Divisão entre as contribuições proposicionais

e interaccionais• As diferentes Modalidades na conversação

A. Paiva


FMTB – Functions• Dois tipos de contribuições:

- Funções proposicionais. Correspondem ao conteúdo da conversa. Discurso informativo, gestos manuais, entoação de voz, etc.

- Exemplo: Gestos que indicam tamanho na sentença “era deste tamanho”.

- Funções Interaccionais. Pistas que regulam e mantêm aberto o canal de comunicação.

- Exemplo: Acenar com a cabeça para indicar que se está a compreender o interlocutor.

A. Paiva


FMTB – Modalities• Possibilidade de usar várias modalidades de

comunicação simultâneamente.

- Fala, olhar, gestos.• Olhos focam a atenção do interlocutor.• Mãos ajudam a retirar ambiguidades e a

descrever localizações.

- “O café fica ali.”- “Passa-me aquela camisa.”

A. Paiva


FMTB – Timing• Pessoas assumem que acontecimentos

síncronos têm significado.• O significado de um simples acenar pode

depender da altura em que ocorre na conversa:

- Um acenar de cabeça no preciso momento em que o emissor pede feedback revela que o receptor está a compreendê-lo!

- Um atraso em acenar a cabeça por parte do receptor pode significar discordância.

A. Paiva

Modelo FMTBModelo FMTB FMTB – “Behaviours are not functions”

• A mesma função comunicativa nem sempre se mapeia no mesmo comportamento.

• O mesmo comportamento nem sempre serve a mesma função.

Funções: Comportamentos:

Reagir a uma pessoa Lançar um olhar breve

Desviar-se da conversa Olhar em redor

Despedir-se Acenar com as mãos, Acenar com a cabeça

Pedir Feedback Olhar para o interlocutor, Levantar as sobrancelhas

Fornecer Feedback Olhar para o interlocutor, Acenar com a cabeça

A. Paiva

REAREA

REA (Real Estate Agency) é um ECA no domínio das agências imobiliárias.

Tem uma base de dados com casas à venda. Mostra imagens tridimensionais das casas e

quartos. Duas câmaras permitem detectar a posição da

cabeça e das mãos do utilizador. Utilizador fala com a REA através de um microfone.

A. Paiva

REA - ArquitecturaREA - Arquitectura

A. Paiva


Input Manager• Recolhe dados das várias modalidades. • Decide se requerem reacção imediata, ou

processamento deliberativo. Hardwired Reactions

• Lida com reacções espontâneas aos estímulos recebidos.

• O agente pode seguir o utilizador com o olhar enquanto está a processar o que dizer.

A. Paiva

REA - ArquitecturaREA - Arquitectura Action Scheduler

• É responsável pelo escalonamento dos eventos motores a serem enviados à figura que representa o agente

• Uma função crucial é sincronizar as acções entre todas as modalidades, evitando conflitos nos pedidos.

Deliberative Module• Gere todos os inputs que necessitem de um

modelo de discurso para serem devidamente interpretados.

• Isso inclui tanto os comportamentos interaccionais como os proposicionais.

A. Paiva

Understanding Module• Integrar as diferentes modalidades numa única

representação semântica.• Comportamento -> Funções

Decision Module• Interactional Processing• Propositional Processing• Response Planner

Generation Module• Funções -> Comportamento• Gera accções primitivas (gestos,discurso)• Envia-as para o Action Scheduler e monitoriza a

sua execução.


A. Paiva

REA - ExemploREA - Exemplo

Mike aproxima-se do ecrâ. Rea está virada noutra direcção.

Rea vira-se, olha para Mike e diz:

“Olá, em que posso ajudá-lo?”

“Procuro uma casa perto do MIT.”

“Tenho uma casa para lhe mostrar.”

Aparece uma imagem da casa no ecrâ. Rea olha para a casa e novamente para Mike.

“Fale-me sobre ela.” Rea olha para um sitio

distante enquanto decide o que dizer.

“É grande.”

A. Paiva

REA - ExemploREA - Exemplo Mike levanta as mão

indicando que vai falar. Rea para e espera. “É muito longe?” “Fica a 5 minutos da estação

de metro” “É muito grande?” “Tem 4 quartos, 3 casas de

banho…” Mike interrompe Rea que

para de falar imediatamente. “Onde é que fica o quarto

principal?” “No andar de cima.” “E a casa de banho

principal?” “Ao lado do quarto”

A. Paiva

Agentes PedagógicosAgentes Pedagógicos

STEVE Carmen VICTEC

A. Paiva

ReferênciasReferências Marques, A., Personagens Sintéticos – Uma Perspectiva

Panorâmica. Bates, J., The Role of Emotion in Believable Agents. Cassell, J., More Than Just Another Pretty Face: Embodied

Conversational Interface Agents. Cassell, J., Embodied Conversational Agents:

Representation and Intelligence in User Interface. Cassell, J., et Al., MACK: Media Lab Autonomous

Conversational Kiosk. Cassell, J., Stocky, T., Shared Reality: Spatial Intelligence

in Intuitive User Interfaces. Blumberg, B., et Al., Creature Smarts: The Art and

Architecture of a Virtual Brain. Blumberg, B., Kline, C., The Art and Science of Synthetic

Character Design.

agentes inteligentes e sistemas multi-agente personagens sintéticas

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