Etude sur la définition et la modélisation de l’émotion

Le projet EmotiRob se situe dans cette tendance en visant à concevoir un robot compagnie pour les enfantsfragilisés ou pour les enfants devant subir un séjour long à l’hôpital.. Le trava

MEMOIRE DE STAGE DE FIN D’ETUDES

Master de Recherche Mention Informatique Spécialité Intelligence Artificielle et Multimédia

Etude sur la définition et la modélisation de l’émotion

Table des matières

1 Introduction 7

1.1 Thérapie assistée par robot 7

1.2 Expérimentations avec Paro 9

1.3 Project EmotiRob 11

1.4 Stage de Master 12

1.5 Structure du mémoire 13

2 Revue de la bibliographie 15

2.1 Etudes sur la définition de l’émotion humaine : 15

2.2 Etudes sur de récents modèles calculatoire des émotions 21

2.2.1 FLAME – Fuzzy Logic Adaptive Model of Emotion 21

2.2.2 ParleE – Adaptive Plan Based Event Appraisal Model of Emotions 23 2.2.3 Kismet - robot avec les émotions artificielles 24

2.2.4 Greta – La dynamique de l’état affective dans un agent conversationnel animé 25

2.2.5 EMA – EMotion and Adaptation 26

2.2.6 GALAAD – GRAAL Affective and Logical Agent for Argumentation and Dialog 28

2.3 Conclusion 29

3 Modèle d’émotions de EmotiRob 31

3.1 Théories de références 31

3.1.1 Theory of Ortony & al (1988) 31

3.1.2 Theory of Lazarus (1991) 32

3.1.3 Theory of Scherer 33

3.1.4 MBTI of Meyers-Brigg and Meyers 34

3.1.5 Modèle proposé : Generic Robotic Architecture to Create Emotions 36 3.2 Intégration des caractéristiques du processus émotionnel dans GRACE 41

3.2.1 Event appraisal 41

3.2.2 Coping 41

3.2.3 Cinq sous-systèmes de l’émotion 42

3.2.4 Personnalité de type MBTI dans GRACE 42

3.3 GRACE par rapport aux modèles informatiques récents 43

4 Objectif et validation d’une instance de GRACE 49

4.1 Objectif de l’expérimentation 49

4.2 Scénario de validation 49

4.3 Fonctionnement de l’instance réduite de GRACE 50

4.4 Données en entrées 51

4.5 Mise en œuvre 52

4.5.1 Programmation 52

4.5.2 Expérimentation 54

4.6 Conclusion 55

5 Conclusion et perspectives 57

6 Annexe 59

6.1 history.txt 59

6.2 interp.txt 59

6.3 predictData.txt 60

7 Références 61

Remerciements

Je tiens particulièrement à remercier professeur Dominique DUHAUT, mon responsable de stage, pour l’encadrement, l’aide, les conseils utiles et l’environnement de travail très chaleureuse qu’il m’a donné pendant toute la durée

du stage

Je tiens également à remercier Sabine LETELLIER-ZARSHENAS, pour son explication très clairement des nouveaux concepts, ses aides, ses commentaires et ses discussions qui ont fait progresser mon travail

Je voudrais remercier tout le personnel du laboratoire VALORIA et particulièrement l’équipe du projet EmotiRob pour leur accueil chaleureux

J’adresse mes sincères remerciements à tous les professeurs de l’IFI, qui sont quelquefois très sévères, pour m’avoir enseigné et me donné les cours intéressants pendant mes études au niveau master Je profite de cette occasion pour dire remercier à tous les personnels de l’IFI qui m’ont apporté de l’aide

Finalement, je voudrais remercier ma famille, mes parents et mes amis qui sont toujours près de moi et m’ont apporté le courage dans les moments difficiles

Résumé Plusieurs études antérieurs ont prouvé que la thérapie assistée par robot est utile

non seulement en tant que des moyens d'interaction entre les enfants et les thérapeutes, mais également en leur apportant un genre d'affection ou d'attention Le projet EmotiRob se situe dans cette tendance en visant à concevoir un robot compagnie pour les enfantsfragilisés ou pour les enfants devant subir un séjour long

à l’hôpital Dans le cadre du projet EmotiRob, ce stage de Master, inspiré par l’aspect psychologique de l’interaction humane, vise donc à faire une étude sur le changement de l’état émotionnel au cours de cette interaction Cet objectif cherche à répondre à la question : qu’est-ce qu’une émotion ? En regardant les études antérieures des philosophes et des psychologues, on trouve qu’il n’y a pas de consensus sur la définition de l’émotion De l’autre côté, les travaux informatiques, ceux qui nous sont plus proches, proposent eux-mêmes des modèles différents Par conséquent, on restreint l’objectif du stage à l’étude sur la définition et sur la modélisation de l’émotion

Le travail du stage consiste à proposer une définition de l’émotion, à vérifier sa généricité et réaliser une instance réduite de cette définition pour pouvoir valider au fur et à mesure la pertinence des éléments importants dans la composition de ce modèle de l’émotion

Mots clés : Emotion, définition de l’émotion, modélisation de l’émotion,

modélisation des robots de compagnon

Abstract Many anterior researches have proved that the Robot Assisted Therapy is useful

not only in term of interaction means between children and their therapist but also in bringing them a genre of affection or attention In the same tendency, the project EmotiRob aims at designing a robot companion for impaired children or for children having to undergo lengthy hospital stays Inspired from psychological aspect of human interaction and enduring in the ambition of project EmotiRob, this stage aims

at study the change of emotional state during this interaction This goal drives us to the following question: what is an emotion? In studying the anterior researches of several philosophers and psychologists, we found that there is no consensus on definition of emotion On the other hand, the researches in informatics, which seem

to be closed to ours, proposed themselves different models Therefore, the goal of stage is now restrained into a study on the definition and modeling of emotions The work of this stage consists of proposing a definition of emotions, verifying its generality and then realizing a simple instance of this definition in order to be able to validate the pertinence of the definition step by step

Key words: Emotion, emotion definition, emotion modeling, robot companion

construction

Liste des figures

Figure 1 - Architecture de FLAME 21

Figure 2 - Composant émotionnelle du modèle FLAME 22

Figure 3 - Architecture de ParleE 23

Figure 4 - Architecture du modèle d'émotions de Kismet 25

Figure 5 - Réseaux dynamiques de croyance du modèle Greta 26

Figure 6 - Architecture de EMA 27

Figure 7 - Architecture de GALAAD 28

Figure 8 - Typologie de la théorie d'Ortony et al .32

Figure 9 - Standard de personnalité MBTI (1985) 35

Figure 10 - Architecture de GRACE 37

Figure 11 - GRACE et FLAME 43

Figure 12 - GRACE et ParleE 44

Figure 13 - GRACE et les réseaux dynamique de Greta 45

Figure 14 - GRACE et EMA 46

Figure 15 - GRACE et GALAAD 46

Figure 16 - Fonctionnement de l'instance réduite de GRACE 50

Figure 17 - Affichage graphique du démo 54

1 Introduction

De nos jours, il existe un nombre croissant de recherche indiquant les nombreux avantages que les animaux de compagnie offrent à des personnes, particulièrement à des enfants et aux personnes âgées

Certains études ont prouvé que les animaux sont capables d'abaisser le pression sanguine, réduisant le rythme du coeur et de respiration, montrant les changements positifs dans des niveaux hormonaux, altitude d'humeur, et facilitation sociale accrue [1] Etant donné ces bénéfices pour la santé et pour la société, la thérapie assistée par

animal (animal assisted therapy) est utilisée généralement pour le bénéfice des

enfants hospitalisés, ou des personnes âgées Malheureusement, les animaux de thérapie ne sont pas toujours à la disposition des patients dus aux allergies, au risque

de maladie, aux programmes de visites limités, ou à d'autres raisons Ainsi, pour fournir des prestations de santé, quand les animaux de thérapie ne sont pas

disponibles, les applications de type thérapie assistées par robot (également appelée robot rehabilitation ou la robotique de réadaptation) ont récemment

attiré l'attention des chercheurs en robotique

1.1 Thérapie assistée par robot

Les chats et les chiens ont la capacité d'améliorer les niveaux de confort des patients,

la tension artérielle et d'autres facteurs L'utilisation des robots pourrait faire la même chose tout en allégeant l’inquiétude du médecin concernant des inconvénients possibles venant des animaux, tels que le besoin d'alimentation et d'exercice L'utilisation d'un robot évite également la possibilité de négliger ou abandonner l’animal

Les robots peuvent offrir des avantages particuliers dans la thérapie à long terme qui exige des exercices intenses et réitérées de mouvement Il est facile de voir que les robots peuvent exécuter uniformément et avec précision la même tâche sans être fatigués, enregistrer et s'ajuster sur les réponses du patient Les robots ont également

un potentiel élevé pour la télé-réadaptation Avec le robot, un thérapeute pourrait théoriquement exécuter 10 sessions de thérapie en même temps, ou employer une webcam pour fournir une thérapie à distance

D'autre part, ce genre de robot peut exécuter des tâches professionnels, comme des opérations de manipulation dans un environnement structuré (transport papier dans

le travail bureautique, des méthodes d'essai dans le travail de laboratoire, etc.) et les activités de la vie quotidienne dans les environnements structurés et non-structurés, tels que jouer aux jeux, exécuter des tâches éducatives, manger, et aide aux tâches de l’hygiène personnelle Ceci implique l'utilisation des robots d'une manière différente des applications industrielles ó les robots fonctionnent normalement dans un environnement structuré avec des tâches prédéfinies, séparées à des opérateurs humains En outre, des robots industriels sont actionnés avec le personnel particulièrement qualifié avec une certaine connaissance de la technologie Ceci peut

ne pas être le cas en robotique de réadaptation Ainsi, la robotique de réadaptation s’apparente plus à la robotique de service qui intègre des humains et les robots dans les mêmes tâches, exigeant certains aspects de sûreté et pour laquelle une attention particulière est donnée aux interfaces homme-machine Ces derniers s’adressent alors à des personnes avec une basse connaissance de programmation ou des personnes avec des problèmes physiques actionnant un dispositif de programmation spécifique Par conséquent, plus d'attention doit être prêtée aux conditions d’usage, car l'utilisateur est une partie du processus dans l'exécution de divers tâches

Le travail sur la construction de robot revient à fabriquer un dispositif fait pour planifier l’exécution d’une tâche spécifique ou d’une série de tâches La complexité

de ces tâches, aussi bien que la quantité d'interaction humaine impliquée, varient largement à travers l'éventail de robots, mais la plupart des robots exigent au moins

un certain degré d'interaction humaine pour accomplir des tâches d’une complexité plus que moyenne Des robots sont utilisés dans un énorme champ d’applications, de l'industrie au divertissement en passant par l'entretien à la maison Le champ de la robotique de réadaptation est une direction moderne pour la robotique, car les machines deviennent plus accessibles et leurs capacités d’aide à l’humain augmentent

Les avantages de la robotique de réadaptation sont nombreux Dans le paradigme courant de la thérapie physique, beaucoup de thérapeutes travaillent souvent avec un patient, pour soutenir ses membres et pour les aider à se déplacer dans les premières étapes Un exosquelette robotique permet à la réadaptation de se produire avec

démarche du patient Un exosquelette robotique tient compte également d'un régime plus cohérent de formation, avec le robot dépistant le progrès d'un patient et décalant

le niveau d'effort en conséquence, ou rendant des recommandations au thérapeute humain en charge D’ailleurs, les robots de compagnons pourraient apporter le réconfort psychologique grâce à ses facultés de haute technologie et son intelligence artificiellement construite Ces avantages donnent lieu donc à l’inauguration de plusieurs projets de recherche et de commerce qui vise à concevoir des robots de compagnon comme : robot Probo d’un projet du groupe de recherche « Robotics and Multibody Mechanics » de l’Université flamande de Bruxelles qui est soutenu par la Fondation Roi Baudouin (commencé en 2006) ; un prototype de robot nommé Pearl

de l’équipe de recherche de l’Université de Carnegie Mellon et du Michigan (le prototype est présenté en 2005) ; robot Paro développé par l’Institut national japonais des science et techniques industrielles avancées (AIST) (présenté en 2006) ; etc

Alors, les robots sont une technologie croissante qui s’est avérée pouvoir relier le monde physique et social de l’humain Le futur de la robotique de réadaptation est très passionnant, avec un certain nombre de technologies à l'étude qui promettent des résultats bien plus efficaces Comme la technologie se développe, que les prix diminuent, la robotique de réadaptation doit devenir populaire et se démocratiser

Le projet EmotiRob, cadre de mon stage, se situe dans le domaine du RAT Il a débuté par une expérimentation avec le robot Paro [2] et se prolonge par un projet de recherche soutenu par l’ANR1

1.2 Expérimentations avec Paro

Beaucoup d'expérimentations avaient été effectuées dans le domaine de RAA :

« Activité assistée par robot » et plus avec précision dans le domaine du RAT : Le

« Thérapie assistée par robot » Dans ce contexte le projet de T Shibata - du laboratoire d'AIST au Tsukuba-Japon - a développé un phoque robot appelé « Paro » [2] Ce « Paro » a été expérimenté sur une population des personnes âgées vivant dans les maisons de retraite ou aux petits enfants devant subir des séjours prolongés dans les hôpitaux Le résultat de ces expériences a montré que les robots apportent

1

Agence National de Recherche

un confort aux gens (même si l'évaluation du niveau du confort reste objectivement

un problème très difficile)

Dans ce contexte le laboratoire VALORIA a mené une expérience à l'aide de robots Paro, prêtés par T Shibata, pour vérifier si la réaction/interaction avec les robots dépendait du contexte culturel Les Français sont en général plus méfiants vis-à-vis des nouvelles technologies que les Japonais ne le sont L'expérience a eu lieu dans deux endroits différents : Kerpape d'ó Paro a été employé par des thérapeutes avec les enfants handicapés de 6 à 12 ans - certaines d’entre eux étaient en chaise roulant,

et IMA ó Paro a été employé avec des adolescents (de 12 à 14 ans) ayant des troubles du comportement dont des autistes Dans ces cas l'expérience prouve que Paro est utile non seulement en tant que des moyens d'interaction entre les enfants et les thérapeutes, mais également en leur apportant un genre d'affection ou d'attention Néanmoins, l’expérimentation a montré que beaucoup de problèmes doivent encore être résolus :

• du point de vue mécanique : le robot de Paro est trop lourd pour des enfants avec des handicaps musculaire, l'autonomie du robot devrait être augmenté, une meilleure manipulation doit être rendu disponible pour les enfants manquant de force…

• du point de vue d'interaction : les enfants veulent parler au robot et être compris, le robot devrait donc pouvoir exprimer plus d'émotions

Basé sur ces résultats, les chercheurs du VALORIA ont travaillé afin de permettre

au robot d'exprimer plus d'expressions d'émotions sans devoir augmenter le nombre

de degrés de liberté Une étude effectuée avec plus de 1600 personnes sur Internet prouve que 6 degrés de liberté est un nombre acceptable pour exprimer les émotions

de base (joie, tristesse, peur, colère, dégỏt)

Le VALORIA ont proposé le projet EmotiRob à l’ANR afin de concevoir un nouveau robot qui garderait tous les dispositifs de base de Paro - capteurs, douceur, confort - tout en adressant deux questions principales :

• L’interaction langagière : ceci exprime que les humains pourront parler au robot qui est capable de comprendre ce qu’ils disent et de leur répondre en exprimant une émotion par ses mouvements

• L’expression d'émotion : ceci est dans le but non seulement pour exprimer l'état émotif du robot mais aussi pour établir également un modèle d'émotion interne qui devrait donner le robot un « sentiment humain »

• La deuxième relève de l’interaction homme-machine : le réconfort psychologique que le robot peut fournir est lié à la qualité du lien affectif que l’enfant peut lui porter Il semble évident que ce lien peut être considérablement renforcé si le robot compagnon est doué d’un minimum de capacités de compréhension de la parole humaine et s’il est capable d’exprimer des émotions en retour

Il convient donc de concilier les contraintes d’un robot léger et autonome à celles de capacités de compréhension et d’expression

Dans le cadre du projet, une étude a été menée sur l’expression des émotions : elle semble indiquer que six degrés de liberté suffisent pour qu’un visage exprime de façon satisfaisante les six émotions fondamentales classiques Par ailleurs, la compréhension automatique de la parole et le handicap sont des thèmes de recherche

de notre laboratoire

Ainsi dans ce projet, il est prévu la réalisation d’un robot qui garde les qualités fondamentales de Paro : animal peluche de contact agréable, présence de capteurs, etc En fait, on a l’intention de produire un robot sur forme d’un ours en peluche Nous voulons doter ce robot des capacités nécessaires de perception et de compréhension de la langue naturelle pour qu’il puisse construire une représentation formelle de l’état émotionnel de son interlocuteur Enfin, le projet comporte

également la conception d’un modèle des états émotionnels du robot et de leur évolution, afin de donner à ses réactions un caractère aussi naturel que possible Par rapport à ce qui existe, une des spécificités du robot-peluche EmotiRob (Ours en peluche) est de pouvoir réagir au comportement de l'enfant en simulant des émotions par les mouvements du corps, les traits du visage et par l'émission de petits sons simples Ce projet, centré autour de la détection, la simulation et la production d’émotions, se situe à l'interface de la robotique, de la communication homme-machine, de la psychologie, de la médecine et de la vision, etc

Il pose en particulier plusieurs problèmes scientifiques intéressants parmi lesquels :

• comprendre le langage d'un enfant qui parle à sa peluche et dans le même temps détecter son état émotionnel,

• doter le robot d'une capacité de réactions émotionnelles pertinentes,

• exprimer de manière intelligible des émotions par le robot,

• évaluer la qualité de l’interaction entre le robot et l’enfant qui revient à mesurer le niveau réconfort induit chez l’enfant

Ce dernier point, insistant sur l’impact d’un robot sur l’enfant, se révèle extrêmement difficile car il y a peu d’études de recherche portant sur le problème de l’impact du robot sur l’enfant Ainsi, ce problème a été sous estimé lors de la conception du projet EmotiRob

1.4 Stage de Master

En revenant au problème d’évaluation de l’impact du robot sur l’enfant, il est nécessaire d’avoir une information sur ce qui se passe dans l’esprit de l’enfant, ou plus précisément, son état émotionnel Comme il est hors de question d’appareiller l’enfant (pour mesurer le pression sanguine ou compter le battement du cœur…), il

va falloir par une simple observation extérieure relevé des informations pertinentes sur l’état émotionnel de l’enfant

Le problème du stage relie maintenant au concept de l’émotion En particulier, ce stage de Master vise à la définition et la modélisation des émotions afin de pouvoir s’appuyer sur un modèle qui permet de définir des items observables permettant de caractériser l’état émotionnel de l’enfant

Dans le cadre du stage nous développons dans un premier temps un premier modèle d’émotion : GRACE La recherche a consisté d’abord en une étude bibliographique sur les émotions :

• A travers les travaux en psychologie et en philosophie sur les émotions chez l’humain (comme ceux d’Ortony, de Lazarus, de Scherer )

• A travers les travaux visant à construire un modèle calculatoire d’émotions (les modèles existants comme robot Kismet de Breazeal, EMA de Gratch et Marsella, FLAME d’El-Nars et al .),

Afin de justifier la pertinence du modèle, des expérimentations sur une première instance du modèle GRACE ont été développées qui simulent le processus émotionnel d’un niveau très simple L’objectif de l’expérimentation est de voir si un observateur, n’ayant pas de connaissance préalable sur le projet, peut reconnaître l’instance de GRACE comme caractérisant des émotions Si tel est le cas alors on peut considérer que cette instance est légitime

1.5 Structure du mémoire

Ce mémoire vise à rapporter ce que j’ai fait pendant mon stage au laboratoire VALORIA, université Bretagne-Sud sous la direction du professeur Dominique Duhaut dans le cadre du projet EmotiRob

Le mémoire est divisé en cinq parties :

- La première partie consacre à l’introduction du sujet de stage C’est un

panorama sur le domaine de Thérapie assistée par robots, puis quelques

informations sur le projet EmotiRob dans lequel le sujet de stage se trouve et enfin ce que le sujet demande

- La deuxième partie présente l’étude bibliographique que j’ai faite comprenant les définitions de l’émotion proposées par les philosophes et psychologues (§2.1); les modèles informatiques récents qui modélisent l’émotion pour les applications diverses (§2.2) Cette partie conclut enfin qu’il n’y a pas de consensus sur la définition de l’émotion

- Alors, dans la troisième partie, après avoir explicité quelques modèles de référence issus de la bibliographie, nous présentons notre proposition : le modèle GRACE – Generic Robotic Architecture to Create Emotions Les

justifications sont aussi données pour montrer la généricité de notre définition de l’émotion par rapport à ce qui existe (§3)

- La mise en œuvre et la validation de notre modèle sont abordées dans la partie de l’expérimentation (§4) En fait, dans le cadre du stage, je n’ai pu programmer qu’une partie de ce modèle (on l’appelle une instance réduite de GRACE) L’idée de validation est de tester la pertinence du modèle de façon ascendante Ceci signifie que l’on va faire l’expérimentation à partir du module le plus simple jusqu’au plus complexe Cette instance réduite sert donc valider une première partie qui n’intègre que trois émotions élémentaires : joie, peur, tristesse avec deux types de personnalité

- La dernière partie (§5) contient bien entendu les conclusions et discussions sur le travail réalisé A nouveau les travaux réalisés seront repris et les problèmes restants à propos du sujet seront aussi relancés

- Le rapport se termine avec l’annexe (§6) et les références (§7) ó sont des informations additionnelles concernant les données du programme et les liens vers les documents consultés au cours de mon travail

2 Revue de la bibliographie

Dans le but d’évaluer la qualité de l’interaction entre le robot et l’enfant qui revient à mesurer le niveau réconfort induit chez l’enfant, on se retrouve dans le problème de mesurer ce niveau réconfort Cet aspect de réconfort relie à l’état émotionnel de l’enfant Le problème maintenant est la définition de l’émotion Qu’est-ce qu’une émotion ? Cette dernière question attire beaucoup d’attention des chercheurs pour trouver un accord sur une définition suffisamment générale de l’émotion humaine

2.1 Etudes sur la définition de l’émotion humaine :

Depuis très longtemps, l’émotion humaine est la source de beaucoup de recherches scientifiques sur le problème de sa définition et de sa composition A l’origine, l’émotion est une notion de l’esprit Elle est donc bien analysée et bien étudiée par les physiologistes et les psychologues [4] Au cours du temps, plusieurs recherches ont prouvé que les activités humaines sont beaucoup influencées par l’état émotionnel Cette évidence donne lieu à la naissance de l’intégration de l’aspect d’émotion dans la recherche concernant les activités quotidiennes de l’humain, y compris par exemple la communication, la négociation, l’apprentissage, les activités commerciales, etc D’ailleurs, diverses applications informatiques dans ces domaines de psychologie, de neurologie, de biologie évolutionnaire, et voire en économie visant en fait à améliorer la performance de l’interaction homme-machine

ne cesse à augmenter son importance Il est naturel pour les informaticiens de chercher les nouvelles approches qui leur permettent d’améliorer la performance de leurs programmes Quelques-uns parmi eux arrivent enfin au problème d’intégrer l’aspect émotionnel dans son programme et ce dernier entraîne l’identification de ce qu’est une émotion ? Comment pourrait-on la décomposer ? Cela est aussi le problème que nous rencontrons dans ce stage Nous avons décidé donc de consulter les recherches sur la définition de l’émotion, notamment des travaux de quelques psychologues (et aussi quelques physiologistes) car ce sont peut-être, de notre avis, des analyses appuyant sur le principe et sur le mécanisme fonctionnel de l’émotion (tandis que les autres s’intéressent plutôt à l’influence de l’émotion sur un aspect particulier) Nous présentons ci-dessous une petite synthèse sur les travaux physiologiques, psychologiques et aussi philosophiques qui nous intéressent dans le cadre du sujet

Par la recherche d’une définition pertinente de l’émotion, les scientifiques ont étudié

la relation de l’émotion avec différentes notions existantes Il y a eu des philosophes qui concevaient l’émotion dans la topologie de l’esprit, particulièrement dans sa relation avec l’état du corps, ou avec la motivation et avec la croyance et des désirs

Il y a eu des travaux qui affirmaient que les émotions ont une structure intentionnelle

ou objet intentionnel Les émotions peuvent également se définir en étudiant la relation avec la perception, la cognition, les actions quotidiennes et aussi les connaissances du soi Enfin, les émotions sont aussi analysées dans le rapport avec

Auteurs Définition Dans la

Ils défendent que les émotions se

constituent des émotions de base et

sont mesurées en fonction d’un

nombre restreint de dimensions finies

(par ex niveau d’éveil, intensité,

plaisir ou aversion, intention en soi

ou aux autres, etc.)

Typologie de l’esprit

Des émotions de base sont

en général la joie, la tristesse, la peur, la colère,

e

Les recherches concentrent seulement sur l’expression des émotions de base (joie, tristesse, peur, colère, surprise, dégỏt)

la facture contextuelle sur la nature,

l’arousal et l’expression des

émotions

Contre la théorie qui dit que les émotions se composent principaleme

nt des sentiments

Magna

Arnold

(1960)

Introduction de la notion d’appraisal

impliquant que l’émotion entraîne

l’évaluation

Approches psychologiqu

e et de la biologie évolutionnair

Il a défendu que l’émotion pourrait

être vue comme l’état intentionnel

Il proposait aussi la notion de l’objet

formel d’un état intentionnel

Contre la théorie qui dit que les émotions se composent principaleme

nt des sentiments

Cet auteur a la même intention que celle de Bedfold

Jerome Neu

(1977)

Il défendait l’idée que l’émotion relie

fortement à la croyance et au désir

Défendre les théories des cognitivistes

Ils considèrent que les émotions

impliquent les attitudes

propositionnelles

Cognitions Les émotions dans ces

théories cognitivistes sont caractérisées

principalement en terme de leurs cognitions associées

Robert

Solomon

(1980) -

Philosophe

Emotions sont des jugements

caractérisés par son mode temporel et

son contenu d’évaluation ; les

émotions sont aussi peut-être des

choix stratégiques dirigé par le but

de se protéger et d’améliorer le

respect de soi-même (inspiré depuis

la théorie de Sartre 1948)

Suivre les théories de cognitivistes

William

Lyon (1980)

Selon lui, l’émotion commence à

partir d’un changement

physiologique anormal provenant

d’une évaluation

Appuyer sur

la relation entre l’émotion et l’évaluation

Inspiré depuis la théorie d’Errol Bedfold

Les émotions sont les sentiments

causés par des changements des

conditions physiologiques

concernant les fonctions autonomes

et de moteur

Les sentiments

Un problème avec cette théorie est qu’elle ne peut pas donner un compte- rendu adéquat sur les différences entre des émotions Les distinctions caractéristiques entre des émotions spécifiques ne sont pas physiologiques, mais cognitifs ou autres choses (par ex dans le cas

de distinction entre la colère et la peur)

Ronald de

Sousa (1987)

L’auteur affirme que l’émotion n’est

pas réductible ni à la croyance, ni au

désir ou ni à la combinaison des deux

mais elle représente une catégorie

logiquement et fonctionnellement

séparée des capacités Elle

participe essentiellement aux choix

stratégiques de la délibération

rationnelle de l’humain

La façon de percevoir le monde

Ortony et al

(1988) -

Psychologue

s

Les émotions sont des réactions

valencées aux événements, aux

agents ou aux objets

Objet intentionnel

(On revient à ce travail

Pour elle, l’émotion est un processus

mental conscient entraînant un

composant important du corps ;

elle a aussi une influence importante

à la pensée et à l’action de

l’individu, notamment pour former

des stratégies dans l’interaction

sociale

Considérer des émotions comme des processus internes

Ses travaux sont influencés par la théorie de jeu et les travaux des économistes

Richard

Lazarus

(1991)

Il souligne que l’appraisal est

nécessaire et suffisant pour

l’émotion Il ajoute aussi la notion de

coping qui permet à l’individu de

choisir des stratégies de faire face

aux problèmes surgis

Approche psychologiqu

e

Klaus Scherer et ses collègues ont développé

les théories d’appraisal à

un modèle plus sophistiqué qui caractérise les émotions en terme de 18 dimensions (ou plus)

(On revient à ce travail

dans la section §3.1.2)

Micheal

Stocker

(1996)

Des émotions ne sont pas seulement

des épisodes mais elles incluent des

états et des expériences qui donnent

des couleurs, du sens et de

motivation différents aux actions de

l’individu

Appuyer sur l’omniprésen

ce de l’émotion

Aaron

Ben-Ze’ev (2000)

Pour lui, les émotions sont plutôt des

concepts prototypes, et les modes

émotionnels constituent un exercice

de toutes les facultés ensemble, en

particulier en réponse au

changement, au niveau de la

perception, des processus

intellectuels et des sentiments

Emotions sont des modes subtils

de l’actualisatio

n mentale

Scherer

(2005) -

Psychologue

En général, l’émotion pourrait être

vue comme un genre de processus

typiquement impliquant cinq

components différents, comprenant

le sentiment subjectif, la cognition,

l’expression physique (motor

expression en anglais), la tendance

d’action ou désirs, et les processus

neurologiques

L’émotion sur le point

de vue fonctionnel

Ces components peuvent être vus comme des

émoteurs ayant un certain

nombre de fonctions de base avec des algorithmes appropriés pour mener les processus physiologiques, expressifs, hormonaux et motivationnels

(On revient à ce travail

dans la section §3.1.3)

Généralement parler, les définitions proposées ci-dessus sont assez différentes On

pourrait retrouver les notions souvent apparues comme le contexte, l’intention, l’interaction sociale, les choix stratégiques, la croyance, le désir, la motivation, les processus internes, les changements anormaux, l’expérience, ou l’action du

corps, etc Chaque proposition a ses propres arguments Chacune a sa propre raison

Mais enfin, qu’est-ce qu’une émotion ? Pourrait-on avoir une définition satisfaisante qui, soit englobe tous les notions abordées auparavant, soit contient seulement des éléments essentiels ? La réponse à cette question n’est pas si simple Nous allons donc dans notre travail faire un compromis de ces travaux en concevant notre propre définition de l’émotion qui nous permet de bien intégrer dans notre projet EmotiRob Pour plus de détail, veuillez voir la section 3 qui présente notre définition proposée

2.2 Etudes sur de récents modèles calculatoire des

émotions

En vis-à-vis des travaux de psychologie pour avoir une connaissance théorique des émotions, nous avons étudié aussi les travaux informatiques pour avoir une vue plus fonctionnelle et pour obtenir un modèle fonctionnel qui nous semble intéressant En fait nous avons regardé les modèles récents, depuis 1999

2.2.1 FLAME – Fuzzy Logic Adaptive Model of Emotion

Le modèle FLAME [5] d’El-Nasr et al proposé en 1999 est un modèle informatique des émotions basées sur l'évaluation d'événement Il incorpore quelques composants d’apprentissage pour augmenter l'adaptation pour la modélisation des émotions Il emploie également un composant de filtrage d'émotion, qui tient compte des états de motivation, pour résoudre des émotions contradictoires FLAME emploie des règles

de la logique floue pour faire un mapping de l'impact des événements sur des buts à des intensités émotionnelles L'agent de FLAME emploie une valeur prédéfinie de récompense pour l'impact de l'action de l'utilisateur sur le but d'un agent

En fait, le modèle FLAME contient trois composants : composant émotionnel, composant d’apprentissage et composant de prise de décision

Figure 1 - Architecture de FLAME

L’agent d’abord perçoit l’événement externe dans l’environnement Ces perceptions sont ensuite fournies au composant d’apprentissage et aussi au composant émotionnel Le composant émotionnel va traiter ces perceptions ; additionnellement, elle utilise aussi quelques sorties du composant d’apprentissage, y comprise des

associations événement-but et des désirs, à produire un comportement émotionnel

Ce comportement est ensuite retourné au composant de prise de décision pour choisir une action La décision est prise selon la situation, l’humeur de l’agent, l’état émotionnel et le comportement émotionnel ; action choisie sera lancée auprès de cette décision

Figure 2 - Composant émotionnelle du modèle FLAME

Le composant émotionnel est présenté dans la figure ci-dessus Dans cette figure, les boîtes représentent des processus différents dans ce composant L’information est passée d’un processus à l’autre comme présenté dans la figure Les perceptions sur l’environnement sont d’abord évaluées Le processus d’évaluation consiste de deux étapes séquentielles Premièrement, le modèle d’expériences détermine quels buts seront affectés par l’événement et le degré d’impact que cet événement a sur ces buts Deuxièmement, les règles de mapping calculent un niveau de désirabilité de l’événement par rapport à l’impact calculé dans la première étape et à l’importance que ces buts impliquent

La mesure de désirabilité, une fois calculée, est passée au processus d’évaluation pour déterminer le changement de l’état émotionnel de l’agent Une émotion (ou un mélange d’émotions) sera déclenchée utilisant la mesure de désirabilité Ce mélange est ensuite filtré pour produire un état émotionnel cohérent Puis, l’état émotionnel est passé au processus de sélection de comportement Les critères de sélection sont

la situation actuelle, l’humeur de l’agent et l’état émotionnel L’état émotionnel est

en fait abaissé éventuellement et ré-alimenté au système pour les prochaines itérations

2.2.2 ParleE – Adaptive Plan Based Event Appraisal Model of

Emotions

Proposé en 2002 par Bui et al., ParleE [6] est un modèle quantitatif, flexible et adaptatif des émotions pour un agent conversationnel dans un environnement multi-agent ayant la capacité de communication multimodale ParleE évalue des événements basés sur l’apprentissage et sur un algorithme probabiliste de planification ParleE modélise également la personnalité et les états de motivation et leur rôle pour déterminer la manière dont un agent éprouve l'émotion

Figure 3 - Architecture de ParleE

A l’entrée d’un événement, un Emotion Impulse Vector (EAV) est généré en

évaluant cet événement utilisant les règles proposées par le modèle d’Ortony et al

basé sur le but, le plan et les standards de l’agent Un EIV contient les valeurs de l’impact de l’événement sur les émotions L’EIV est puis utilisé pour mettre à jour

l’Emotion State Vector (ESV), qui contient des valeurs représentant l’intensité des

émotions

Le Emotion Appraisal Component prend l’événement, la personnalité, le plan, et

les modèles des autres agents comme entrée pour produire l’ESV en sortie Le

Planner produit un plan pour acquérir le but de l’agent Il calcule aussi la

probabilité d’acquérir ce but Cette probabilité est utilisée par l’Emotion Appraisal

Component pour calculer l’EIV L’Emotion Component prend l’EIV et les états

motivationnels comme entrée et produit en sortie le vecteur d’émotions actualisées

Cette composant coopère aussi avec l’Emotion Decay pour produire les émotions abaissées L’Emotion Decay calcule comment une émotion est abaissée Ce

composant prend en compte aussi l’influence de la personnalité sur le changement

de l’émotion D’ailleurs, le Model of other agents est utilisé pour générer les émotions Desire-other (le désir vers la fortune des autres agents)

La personnalité utilisée dans ce modèle est le modèle de personnalité de Rousseau [7] classifié selon les différents processus qu'un agent peut effectuer : perception, raisonnement, apprentissage, décision, action, interaction, indication, et sensation - tout en relevant de l’émotion Cependant, le modèle manque des spécifications de l'influence exacte des émotions sur le processus de planification D'ailleurs, le

composant les modèles des autres agents semble rendre le modèle pas aussi flexible

que les auteurs ont supposé

2.2.3 Kismet - robot avec les émotions artificielles

Ce modèle tend à établir une interaction entre un robot, Kismet [8], et un humain inspirant la relation entre les parents et leur enfant dans les premières communications Cynthia Breazeal qui a proposé ce modèle d’émotions en 2002 a situé son approche dans l'architecture basée-agent : les différents composants du système fonctionnent en parallèle et s'influencent mutuellement

Figure 4 - Architecture du modèle d'émotions de Kismet

Ce modèle a été expérimenté avec 5 émotions de base (colère, dégỏt, peur, tristesse, joie) et trois celles additionnelles (surprise, intérêt, et excitation) Puisque ce modèle

a inspiré la relation entre les parents et les enfants, la personnalité n'a pas été modélisée

2.2.4 Greta – La dynamique de l’état affective dans un agent

conversationnel animé

En visant à établir une interface de humain-ordinateur, basée sur un agent conversationnel animé, C Pelachaud et I Poggi ont proposé en 2003 le modèle Greta [9] Leur modèle d’agent inclut deux composants étroitement en corrélation :

• une représentation de l’esprit d'agents avec un mécanisme dynamique pour

la mise à jour : ceci inclut des composants à long et à court terme (personnalité et émotions), la manière qu'ils sont déclenchés et ils se délabrent avec le temps, la manière dont l'agent décide de se cacher ou de les manifester, la manière de sélectionner les ‘médias’ du corps pour les

manifester (regard fixe, voix, visage) Les réseaux dynamiques de croyance

avec des buts pondérés sont le formalisme utilisé à ce but ;

• une traduction de l'état cognitif de l'agent dans une expression de visage qui

utilise les divers canaux disponibles (direction de regard fixe, forme de sourcil, direction principale et mouvement de la tête, etc.) Ceci exige de résoudre les situations contradictoires qui surgissent pour calculer l'expression finale : les divers signaux recouvrent les uns avec les autres, un masque d’un signal sur l’autre, ou un signal sera intensifié ou désintensifié,

et ainsi de suite

Figure 5 - Réseaux dynamiques de croyance du modèle Greta

Quoique d’avoir mis en application de la personnalité dans leur modèle, cette notion

a semblé ne pas être décrite clairement En outre, la relation concrète entre la personnalité et l'émotion ou les influences de l'émotion sur l'esprit de Greta ne sont pas vraiment identifiées

2.2.5 EMA – EMotion and Adaptation

Dans leur recherche, J Gratch et S Marcella avaient développé un modèle informatique général de l'émotion humaine, EMA [10] (EMotion et Adaptation, proposé en 2004), qui essaye de prendre en compte les deux facteurs : celui qui

réponses cognitives et comportementales, en particulier des réponses de coping

L'état mental courant d'EMA est représenté avec une structure mentale complexe, appelée Interprétation Causale (Causal Interpretation en anglais), conçue pour unifier en une architecture/structure simples tous les besoins d'un agent émotionnel Cette interprétation causale est établie de trois parts causalement liées : l'histoire causale (le passé), le monde courant (le présent) et le réseau des tâches (le futur) Cette interprétation causale tient compte de beaucoup de facteurs affectant des émotions comme le plan, la croyance, les désirs, les intentions, les probabilités et les utilités des événements

Figure 6 - Architecture de EMA

En modélisant EMA, les auteurs ont basé sur la théorie d'Ortony et al au sujet de

l'évaluation d'événement, de la théorie de Lazarus au sujet d'évaluation et de coping

Le modèle a été implémenté et employé pour écrire l'application ó les gens peuvent agir l'un sur l'autre avec les humains virtuels par le langage naturel dans les arrangements sociaux à haute pression Cependant, les auteurs n'ont pas modélisé de

la personnalité dans le modèle d'EMA

2.2.6 GALAAD – GRAAL Affective and Logical Agent for

Argumentation and Dialog

Proposé en 2005 par Carole Adam et al., GALAAD [11] est aussi un agent conversationnel émotionnel dont l'architecture est basée sur les agents BDI, sur les jeux de dialogue et sur les actes de langage Basé sur la théorie d'OCC sur l'évaluation, l'agent GALAAD peut produire une émotion Cette émotion influence

alors les règles du jeu de dialogue et lance un processus de coping, qui est défini par Lazarus La stratégie de coping a pour but de maintenir les équilibres de l'agent en

diminuant l'intensité des émotions négatives ou sensibles qui pourraient causer de mauvais effets sur son comportement

Figure 7 - Architecture de GALAAD

Quoi qu'il en soit, ce modèle n’est qu’un essai d'intégrer une vraie évaluation et

coping à l'architecture de l'agent conversationnel dans des jeux de dialogue, il n'a

pas tenu compte de la personnalité et des états de motivation dans le raisonnement d'émotion

Un autre modèle de Carole Adam est le modèle PLEIAD [12] qui semble être une autre version de GALAAD Dans ce modèle, l'auteur a concentré à la manière de

mettre à jour la base de connaissance de l'agent en introduisant le module logique de

tireur d'epreuves et d'activation Le stimulus perçu est écrit par l'utilisateur en

décrivant son nom et des effets ; la manière d'exprimer des émotions sur l'animation

faciale et corporelle n'est pas manipulée du tout Comme GALAAD, PLEIAD n'intègre pas de la personnalité à leur agent de BDI

2.3 Conclusion

Jusqu’à maintenant, il n’y a pas de consensus ni sur la définition de l’émotion ni sur

la modélisation de l’émotion Les travaux en psychologie ont attaqué différents aspects de l’émotion qui pourraient donner une vue plutôt complète sur l’émotion Par contre, les informaticiens ont défendu des conceptions assez différentes de l’émotion Ce dernier nous donne donc l’ambition de proposer, voire de définir, un modèle des émotions qui est assez général pour pouvoir contenir tous les éléments nécessaires de l’émotion étant abordé dans les travaux psychologiques, et qui est assez général pour pourvoir englober les travaux informatiques antérieurs