Arquitectura de Agente Emocional para Aplicaciones de Control en Tiempo Real

235 Pages·2017·2.9 MB·English

Tesis Doctoral
Arquitectura de Agente Emocional para
Aplicaciones de Control en Tiempo Real

Autor
Carlos Domínguez

Directores
Dr. Houcine Hassan
Dr. Alfons Crespo

Valencia, 5 de julio de 2017

a mis padres

i

Agradecimiento

Agradezco la ayuda de mis compañeros de departamento, por sus
ideas constructivas y por su apoyo; en especial a mis tutores, los
profesores Alfons Crespo y Houcine Hassan.
Agradezco también la paciencia que mi familia ha tenido conmigo,
cuando por razones de trabajo, y en tantas ocasiones, he restado
tiempo de estar con ellos.

iii

Resumen

Los agentes artificiales constituyen una tecnología de apoyo para
la resolución de problemas. Un agente es un sistema con un grado
significativo de autonomía, lo que le permite descargar a su usuario
de tareas que éste no puede o no quiere realizar. Aun siendo
autónomo en sus comportamientos, el agente asume los objetivos de
su usuario como propios, ya que existe un contrato entre el agente y
su representado. Se trata de una tecnología potente y que interesa
desarrollar, con lo que el área de investigación en agentes está
abierta y hay un esfuerzo continuo para construir agentes con cada
vez mejores prestaciones.
Siendo los agentes sistemas complejos, resulta necesario definir
marcos de desarrollo que permitan concebirlos, diseñarlos y
construirlos. Conocemos a estos marcos como arquitecturas de
agentes artificiales. Cada una de estas arquitecturas se caracteriza
por ciertas ideas clave, relacionadas con la forma en que el agente
representa su conocimiento y organiza su comportamiento, en lo que
se denomina un paradigma. Sin duda, queda mucho recorrido en este
campo - ampliando por ejemplo las áreas de aplicación, o permitiendo
funcionalidades adicionales, o aumentando la eficiencia de los
procesos implicados, tanto en lo relativo al comportamiento del
agente cuando éste está en explotación, como durante el propio
proceso de construcción y validación del sistema.
En este trabajo se propone una arquitectura de agente artificial en
el que la organización del comportamiento está dirigida por un
proceso emocional. Se trata de una arquitectura bio-inspirada. La
emoción en este caso, sin embargo, es una versión muy simplificada
del proceso emocional en los agentes emocionales naturales.
Aunque se han definido otras arquitecturas de agentes artificiales
basadas en emociones, han sido enfocadas, sobre todo, a construir
agentes con habilidades sociales; normalmente para interactuar con
las personas. Posiblemente esto ha sido debido a que ya hace mucho
que se aceptaba la importancia de la emoción en las relaciones
sociales entre los seres humanos; cuando éstos interpretan el estado
interno de los demás o expresan su propio estado, alterando con ello
sus comportamientos.
Sin embargo, el papel fundamental de la emoción en un amplio
espectro de procesos cognitivos está siendo reconocido a raíz de la
investigación en psicología y neurología. Las emociones parecen
contribuir de forma esencial en procesos como la percepción, el

v
RTEA

aprendizaje, la memoria, la toma de decisiones o la resolución de
problemas. El propio pensamiento deliberativo racional estaría dirigido
por las emociones.
Teniendo en cuenta esta nueva visión de las emociones, en este
trabajo se ha investigado el rol de la emoción en los procesos
cognitivos de un agente artificial relacionados con la toma de
decisiones en general, no sólo en lo relativo a los procesos de
interrelación social. Así por ejemplo, en la aplicación considerada
como caso de estudio de este trabajo, el agente emocional controla
una plataforma de robot móvil de servicio, en la que no hay una capa
de comportamiento social importante, y donde los procesos
emocionales motivan fundamentalmente los comportamientos
relacionados con problemas surgidos en un entorno físico, con
objetos, piezas, o espacios de operación y navegación.
En esta tesis se define una especificación para la arquitectura de
agente emocional artificial propuesta y se discute aspectos de
implementación de dicha arquitectura.

vi
Abstract

Artificial agents are a technology suitable for solving problems.
Agents can perform tasks that their users cannot and/or do not want to
accomplish. Agents are systems with a significant degree of
autonomy. Even being autonomous in their behavior, they assume the
users’ goals as their own goals, because there is an agreement
between the agent and the user. It is a powerful technology, and the
research on this field is very active.
As agents are complex systems, it is necessary to define
development frameworks that facilitate their conception, design and
construction. We name these frameworks, artificial agent
architectures. Each architecture is characterized by a few key ideas
related to the way the agent represents its knowledge about the world,
and how it organizes its behavior. We call these key ideas a paradigm.
In this work, an artificial agent’s architecture is proposed. In this
architecture the organization of the behavior is emotionally driven. It is
a bio-inspired architecture. The emotion in this case, however, is a
very simplified version of the emotional process in the natural
emotional agents.
Although other agent architectures based on emotions have been
proposed, they have been usually focused on the social skills of the
agents, normally to interact with people. This situation could have
been caused due to the knowledge we had about the importance of
the emotion in the social relations between human beings, when
people recognize the internal state of the others, or show their own
internal states, and the emotional communication influences their
behavior.
However, the fundamental role of the emotion in a wide range of
cognitive processes is being recognized because of the recent
research in psychology and neuroscience. Emotions seem to make an
essential contribution in processes such as perception, learning,
memory, decision-making and problem solving. Deliberative rational
thoughts themselves would be directed by emotions.
Given this new view about the emotion, in this thesis, we have
investigated the role of the emotions in the cognitive processes of an
artificial agent, related them to the general decision making problem,
not just the social interaction problem. As an example, in the
application considered as a case study in this project, the emotional
agent controls a mobile robot platform, in which there is not an

vii
RTEA

important behavior layer of social interaction, and the emotional
processes primarily motivate behaviors related to problems in a
physical environment, with objects, parts, or areas of operation and
navigation.
In this thesis, we have defined a specification for the proposed
emotional agent architecture, and have discussed the implementation
aspects of it.

viii