Agentes Inteligentes e Sistemas Multi-agente Personagens Sintéticas
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A. Paiva
TópicosTópicos Introdução Personagens Sintéticas em Mundos
Virtuais Caso: C4 – Um Cérebro Virtual
• Arquitectura Embodied Conversational Agents
• Modelo FMTB• REA
Referências
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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
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A. Paiva
IntroduçãoIntrodução
Várias áreas de estudo:• Animação tradicional• Computação gráfica• Inteligência artificial• Psicologia• Interfaces multimodais
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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)
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A. Paiva
IntroduçãoIntrodução
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.
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A. Paiva
IntroduçãoIntrodução
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.
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A. Paiva
Introdução Personagens Sintéticas em Mundos
Virtuais: os primeiros sistemas Caso: C4 – Um Cérebro Virtual
• Arquitectura Embodied Conversational Agents
• Modelo FMTB• REA
Referências
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A. Paiva
•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
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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
• Arquitectura Embodied Conversational Agents
• Modelo FMTB• REA
Referências
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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.
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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).
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C4 - ArquitecturaC4 - Arquitectura
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C4 - ArquitecturaC4 - Arquitectura
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.
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C4 - ArquitecturaC4 - Arquitectura
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.
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C4 - ArquitecturaC4 - Arquitectura
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.
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C4 - ArquitecturaC4 - Arquitectura
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.
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C4 - ArquitecturaC4 - Arquitectura
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”.
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C4 - ArquitecturaC4 - Arquitectura
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.
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C4 - ArquitecturaC4 - Arquitectura
Video Sheep|Dog
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C4 - ArquitecturaC4 - Arquitectura
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.
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C4 - ArquitecturaC4 - Arquitectura
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.
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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.
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VideosVideos
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Introdução C4 – Um Cérebro Virtual
• Arquitectura Embodied Conversational Agents
• Modelo FMTB• REA• MACK
Referências
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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.
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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.
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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
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A. Paiva
Modelo FMTBModelo FMTB
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.
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Modelo FMTBModelo FMTB
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.”
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A. Paiva
Modelo FMTBModelo FMTB
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.
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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
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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.
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REA - ArquitecturaREA - Arquitectura
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REA - ArquitecturaREA - Arquitectura
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.
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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.
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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.
REA - ArquitecturaREA - Arquitectura
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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.”
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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”
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Agentes PedagógicosAgentes Pedagógicos
STEVE Carmen VICTEC
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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.