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  • Laboratrio de Sistemas Integrveis EPUSP

    Modelo Comportamental Baseado em Crenas e Teoria Bayesiana para

    Simulaes de Vida Artificial com Humanos Virtuais

    Marcos CavalhieriDr. Mrcio Lobo Netto

    11 de Abril de 2006 Defesa de Mestrado

  • Modelo Comportamental Baseado em Crenas e Teoria Bayesiana

    Laboratrio de Sistemas Integrveis EPUSP

    Agenda da Apresentao

    Introduo

    Aspectos Gerais

    Modelo de Comportamento Proposto

    Simulao do Projeto

    Resultados Obtidos

    Consideraes Finais

  • Modelo Comportamental Baseado em Crenas e Teoria Bayesiana

    Laboratrio de Sistemas Integrveis EPUSP

    Introduo

    Problema Abordado Falta de conhecimento correto e completo do mundo externo aos

    personagens (entidades no-onipotentes).

    Manipular informaes incertas ou passveis de rudos.

    Tomar decises com base em informaes incertas, de modo a considerar possveis implicaes decorrentes desta incerteza e rudos agregados.

    Manter consistente o comportamento dos personagens em Ambientes Dinmicos.

    Desenvolver a capacidade de adaptao em personagens virtuais.

  • Modelo Comportamental Baseado em Crenas e Teoria Bayesiana

    Laboratrio de Sistemas Integrveis EPUSP

    Introduo

    Objetivo

    Propor um modelo de comportamento humano autnomo e adaptativo que permita ao personagem interagir em um ambiente virtual dinmico, mesmo dispondo de informaes incertas.

    Soluo Proposta

    Modelo de comportamento baseado em Crenas e Teoria de Bayes para manipular a incerteza vinculada s informaes

  • Modelo Comportamental Baseado em Crenas e Teoria Bayesiana

    Laboratrio de Sistemas Integrveis EPUSP

    Introduo

    Como manipular essa incerteza?

    Informaes incertas so abordadas como crenas. E estas so obtidas atravs de um clculo bayesiano (crenas probabilsticas).

    Como conciliar com a Tomada de Deciso?

    Mecanismos determinsticos e probabilsticos compem o processo de inferncia.

  • Modelo Comportamental Baseado em Crenas e Teoria Bayesiana

    Laboratrio de Sistemas Integrveis EPUSP

    Introduo

    E a Adaptao? Como ser feita?

    Adoo da inferncia como recurso de avaliao do personagem para desenvolver a capacidade adaptativa do modelo.

    Adaptao do qu?

    Ocorrer nas informaes incertas (crenas) pertinentes ao personagem. Reavaliando assim, os nveis de certeza das crenas.

  • Modelo Comportamental Baseado em Crenas e Teoria Bayesiana

    Laboratrio de Sistemas Integrveis EPUSP

    Introduo

    Caractersticas da Soluo

    Habilidade em observar o ambiente e represent-lo, mesmo as informaes passveis de rudo.

    Inferir e tomar decises com base nestas representaes.

    Interagir com um ambiente dinmico de modo que desenvolva a sua capacidade adaptativa.

  • Modelo Comportamental Baseado em Crenas e Teoria Bayesiana

    Laboratrio de Sistemas Integrveis EPUSP

    Introduo

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    MIRALab e VRLab Representao de personagens, especificamente Humanos Virtuais.

    Comportamento autnomo, social e emergencial.

    Simulao de multides.

    Integrao destes personagens com ambientes virtuais em Realidade Virtual.

  • Laboratrio de Sistemas Integrveis EPUSP

    Introduo

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    CROMOS Gerao parametrizada de populaes heterogneas (personagens

    virtuais).

    Simulao de comportamento social para elevadas densidades demogrficas.

    Capacidade de lidar com rudos ou agentes perturbadores, que resultem em pnico ou situaes de emergncia.

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    Laboratrio de Sistemas Integrveis EPUSP

    Introduo

    CROMOS

  • Laboratrio de Sistemas Integrveis EPUSP

    Introduo

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    ARTLIFE ALIVE

    Ambiente de simulao para experimentos em VA. Algumas simulaes j desenvolvidas. Dinmicas de sobrevivncia e comportamento social. Colnia de bactrias; Radiosidade e difuso de energia. Viso Bottom-Up. Vertente da pesquisa: Filogenia. Seres perceptivos (ausncia de mdulo cognitivo).

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    Laboratrio de Sistemas Integrveis EPUSP

    Introduo

    ALIVE

    R

    G

    B

    + ACT

    W1

    W2

    W3

    FILTER

    RADIATION

    RGB Filter

    Neural Net

  • Laboratrio de Sistemas Integrveis EPUSP

    Introduo

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    energia e toxina. Tempo de Vida dependente do consumo de energia. Codificao gentica do processo cognitivo (mquina de estados). Comportamento reativo e rgido. Viso Bottom-Up. Vertente da pesquisa: Filogenia. Presena de um mecanismo de tomada de deciso.

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    Laboratrio de Sistemas Integrveis EPUSP

    Introduo

    WOXBOT

  • Laboratrio de Sistemas Integrveis EPUSP

    Introduo

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    ARTLIFE ALGA

    Personagens virtuais (peixes). Aqurio formado por peixes e alimento. Tempo de Vida dependente do consumo de energia. Tomada de deciso baseada em cadeias de Markov. Uso de um dicionrio de palavras. Comportamento adaptativo. Presena de 2 entidades distintas: professor e aluno. Viso Top-Down. Vertente da pesquisa: Ontogenia. Seres cognitivos: comunicao e aprendizado.

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    Laboratrio de Sistemas Integrveis EPUSP

    Introduo

    ALGA

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    ARTLIFE V1V0

    Populao de personagens (humanos virtuais). Ambiente formado estritamente por humanos. Tomada de deciso baseada em raciocnio probabilstico. Representao interna do ambiente observado. Habilidade em manipular incertezas. Comportamento cognitivo e adaptativo. Viso Top-Down. Vertente da pesquisa: Epistemologia. Seres cognitivos: manipulao de informaes incertas do ambiente

    e adaptao.

  • Modelo Comportamental Baseado em Crenas e Teoria Bayesiana

    Laboratrio de Sistemas Integrveis EPUSP

    Introduo

    Contextualizao Geral ALIVE

    mbito geral de Vida Artificial. Cenrio microbitico (organismos unicelulares). Seres reativos e necessidade de sobrevivncia.

    WOXBOT

    Filogenia. Personagem sinttico. Surgimento de uma cognio primitiva.

    ALGA

    Ontogenia. Seres mais desenvolvidos. Uso de dicionrio de palavras e comunicao. Cognio melhor elaborada.

  • Modelo Comportamental Baseado em Crenas e Teoria Bayesiana

    Laboratrio de Sistemas Integrveis EPUSP

    Introduo

    Contextualizao Geral

    V1V0 Epistemologia.

    Seres racionais (humanos virtuais).

    Representao e manipulao de incertezas.

    Representao interna do ambiente.

    Processo de inferncia atrelado Tomada de Deciso.

    Presena de pseudo-personalidade.

    Seres cognitivos e adaptativos.

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    Vida Artificial

    Filogenia, Ontogenia e Epistemologia Espcie, Ser (indivduo) e Conhecimento

    Bottom-UP X Top-Down VA Forte (Biologia) x VA Fraca (Engenharia)

    Fenmenos observados em vida Comportamento Social

    Reproduo

    Adaptao

    Evoluo Aprendizado

    Aspectos Gerais

  • Modelo Comportamental Baseado em Crenas e Teoria Bayesiana

    Laboratrio de Sistemas Integrveis EPUSP

    Aspectos Gerais

    Inteligncia Artificial

    Agentes, Comportamento e Ambientes

    Principais caractersticas desses ambientes Observao do cenrio

    Dependncia de alterao (estados)

    Tempo de influncia da ao do agente

    Fluxo de tempo

    Quantidade de agentes

    Framework do Comportamentoestmulo do

    ambienteatuao no

    ambiente

    Percepo Cognio Atuao

    Rudos eIncertezas

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    Laboratrio de Sistemas Integrveis EPUSP

    Aspectos Gerais

    Raciocnio Probabilstico

    Teoria de Bayes Probabilidades incondicionais (a priori):

    Evidncia e Hiptese: P(e), P(H) Probabilidade de dependncia (likelihood):

    Evidncia na certeza da Hiptese: P(e/H) Probabilidade condicionada (a posteriori):

    Hiptese na certeza da Evidncia: P(H/e)

  • Laboratrio de Sistemas Integrveis EPUSP

    Aspectos Gerais

    Raciocnio Probabilstico

    Teoria de Bayes Muito utilizado em sistemas especialistas para descrever o raciocnio

    lgico frente s incertezas.

    Parmetros estticos: uma vez obtidas as distribuies das amostras elas no so alteradas.

    Vantagem: simplicidade do modelo que exige poucas informaes (3parmetros).

    Desvantagem: dificuldade de obteno das amostras (valores probabilsticos a priori).

  • Modelo Comportamental Baseado em Crenas e Teoria Bayesiana

    Laboratrio de Sistemas Integrveis EPUSP

    Aspectos Gerais

    Realidade Virtual

    Sentimento de ausncia e vazio.

    Sistemas Distribudos de Realidade Virtual.

    Multi-usurio (Avatares).

    E quando no existir usurios suficientes?

    Agentes, Personagens, Humanos Virtuais!?

    Comportamento autnomo.

    Controle de uma representao grfica.

    Percepo e Interao com o ambiente.

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    Aspectos Gerais

  • Modelo Comportamental Baseado em Crenas e Teoria Bayesiana

    Laboratrio de Sistemas Integrveis E