Institut de la francophonie pour l’informatique Université Bretagne - Sud 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 Stagiaire DANG Thi Hai Ha Responsables de l’encadrement : Monsieur Dominique DUHAUT, professeur des universités, UBS Madame Sabine LETELLIER-ZARSHENAS, mtre de conférences, UBS Ce stage est réalisé au sein du laboratoire VALORIA Campus universitaire de Bretagne-Sud Vannes, Mars – Août, 2008 Etude sur la définition et la modélisation de l’émotion Table des matières Introduction .7 1.1 Thérapie assistée par robot .7 1.2 Expérimentations avec Paro 1.3 Project EmotiRob 11 1.4 Stage de Master 12 1.5 Structure du mémoire .13 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 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 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 Conclusion et perspectives .57 Annexe 59 6.1 history.txt .59 6.2 interp.txt .59 6.3 predictData.txt 60 Références .61 Mémoire de stage M2 – DANG Thi Hai Ha Août 2008 2/61 Etude sur la définition et la modélisation de l’émotion Remerciements Je tiens particulièrement 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 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 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 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 Mémoire de stage M2 – DANG Thi Hai Ha Août 2008 3/61 Etude sur la définition et la modélisation de l’émotion 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 concevoir un robot compagnie pour les enfants fragilisés ou pour les enfants devant subir un séjour long l’hôpital Dans le cadre du projet EmotiRob, ce stage de Master, inspiré par l’aspect psychologique de l’interaction humane, vise donc faire une étude sur le changement de l’état émotionnel au cours de cette interaction Cet objectif cherche répondre 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 l’étude sur la définition et sur la modélisation de l’émotion Le travail du stage consiste proposer une définition de l’émotion, vérifier sa généricité et réaliser une instance réduite de cette définition pour pouvoir valider au fur et 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 Mémoire de stage M2 – DANG Thi Hai Ha Août 2008 4/61 Etude sur la définition et la modélisation de l’émotion 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 Mémoire de stage M2 – DANG Thi Hai Ha Août 2008 5/61 Etude sur la définition et la modélisation de l’émotion Liste des figures Figure - Architecture de FLAME 21 Figure - Composant émotionnelle du modèle FLAME 22 Figure - Architecture de ParleE 23 Figure - Architecture du modèle d'émotions de Kismet .25 Figure - Réseaux dynamiques de croyance du modèle Greta .26 Figure - Architecture de EMA 27 Figure - Architecture de GALAAD .28 Figure - Typologie de la théorie d'Ortony et al .32 Figure - 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 Mémoire de stage M2 – DANG Thi Hai Ha Août 2008 6/61 Etude sur la définition et la modélisation de l’émotion Introduction De nos jours, il existe un nombre croissant de recherche indiquant les nombreux avantages que les animaux de compagnie offrent des personnes, particulièrement 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 la disposition des patients dus aux allergies, au risque de maladie, aux programmes de visites limités, ou 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 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 distance Mémoire de stage M2 – DANG Thi Hai Ha Août 2008 7/61 Etude sur la définition et la modélisation de l’émotion 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 où les robots fonctionnent normalement dans un environnement structuré avec des tâches prédéfinies, séparées 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 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 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 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 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 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 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 se déplacer dans les premières étapes Un exosquelette robotique permet la réadaptation de se produire avec seulement un thérapeute, avec le robot fournissant l'appui et accompagnant la Mémoire de stage M2 – DANG Thi Hai Ha Août 2008 8/61 Etude sur la définition et la modélisation de l’émotion 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 ses facultés de haute technologie et son intelligence artificiellement construite Ces avantages donnent lieu donc l’inauguration de plusieurs projets de recherche et de commerce qui vise 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 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 Agence National de Recherche Mémoire de stage M2 – DANG Thi Hai Ha Août 2008 9/61 Etude sur la définition et la modélisation de l’émotion 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 l'aide de robots Paro, prêtés par T Shibata, pour vérifier si la réaction/interaction avec les robots dộpendait du contexte culturel Les Franỗais sont en gộnộral 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'où Paro a été employé par des thérapeutes avec les enfants handicapés de 12 ans - certaines d’entre eux étaient en chaise roulant, et IMA où Paro a été employé avec des adolescents (de 12 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 degrés de liberté est un nombre acceptable pour exprimer les émotions de base (joie, tristesse, peur, colère, dégoût) Le VALORIA ont proposé le projet EmotiRob 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 Mémoire de stage M2 – DANG Thi Hai Ha Août 2008 10/61 Etude sur la définition et la modélisation de l’émotion aux processus de GRACE Ce qui est plus chez GRACE est qu’il intègre la personnalité pour donner de couleurs aux comportements (et aux dialogues) selon l’histoire de l’individu engagé dans le jeu De manière générale, en vue de prendre en compte les éléments importants du processus émotionnel – appraisal, coping, personnalité, nous avons fait une comparaison sur des modèles calculatoires récents [19][20] que nous avons pu regardés dans l’état de l’art : Table - Synthèse de comparaison des modèles calculatoires récents Non Modèle appraisal coping personality FLAME[5] Oui Oui Non ParleE [6] Oui Pas abordé Rousseau’s model[7] Robot Kismet [8] Oui Pas abordé Non Greta [9] Oui Pas abordé Personality trait EMA[10] Oui Oui Non GALAAD[11] Oui Oui Non PLEIAD[12] Oui Oui Non GRACE Oui Oui MBTI Une dernière remarque de GRACE est qu’il possède un module d’Intuition – ce qui n’existe pas auparavant Ce module pourrait faire sortir donc des comportements émotionnels plus flexibles, plus intelligibles et plus imprédictibles Mémoire de stage M2 – DANG Thi Hai Ha Août 2008 47/61 Etude sur la définition et la modélisation de l’émotion Mémoire de stage M2 – DANG Thi Hai Ha Août 2008 48/61 Etude sur la définition et la modélisation de l’émotion Objectif et validation d’une instance de GRACE 4.1 Objectif de l’expérimentation L’objectif principal est de valider la pertinence de chaque module du modèle proposé Pourtant, la mise en œuvre de tout le modèle générique demande beaucoup de temps Dans le cadre de ce stage, on pourrait faire donc une démonstration simple qui simule le fonctionnement réduit du modèle L’idée de cette démonstration est de voir si le modèle arrive bien exprimer le changement de l’état émotionnel ou pas En suivant cet objectif, nous avons décider de réaliser une démonstration qui simule le fonctionnement de deux modules Behavior et Body Pour le reste, on décide de faire « la main » incluant l’interprétation d’un événement, l’état cognitif interne (concernant les désirs) Dans cette première démonstration, on ne traite pas non plus l’interprétation physiologique et le sentiment En ce qui concerne la personnalité, on tend implémenter la dimension Energy (Extraversion/Introversion) dans notre première démonstration On aura donc deux instances qui simulent deux types de personnalité différents : l’un qui est extraverti et l’autre qui est introverti 4.2 Scénario de validation Le démo de GRACE va être expérimenté avec des les gens qui ne connaissent pas de quoi il s’agit sur l’affichage graphique du démo Le scénario d’expérimentation est comme suivant : • 1) On prend quelques personnes pour jouer un rôle d’observateur de GRACE en leur faisant regarder l’affichage graphique • 2) On va faire passer une suite d’événements auxquels GRACE va réagir en présence des observateurs Dans notre cas les événements proviendront de l’écoute d’une histoire pour enfant que les observateurs écouteront • 3) L’instance de GRACE réagit dynamiquement ces événements Les observateurs regardent ce qui se passe sur l’affichage graphique • 4) Après quoi, on demande aux observateurs de remplir un questionnaire pour savoir ce qu’ils voient sur l’affichage graphique et de quoi elle s’agit selon leur opinion Mémoire de stage M2 – DANG Thi Hai Ha Août 2008 49/61 Etude sur la définition et la modélisation de l’émotion Notre hypothèse est que si ces gens arrivent reconntre ce que nous présentons sur l’affichage graphique (qui est en fait une visualisation de l’état émotionnel de GRACE par rapport chaque événement) comme étant une réaction émotionnelle, cela signifie que le modèle est acceptable 4.3 Fonctionnement de l’instance réduite de GRACE Dans cette première instance du modèle, nous voulons implémenter les deux composants Behavior et Body, en fait c’est ce qui est en gras dans la figure 16 : Figure 16 - Fonctionnement de l'instance réduite de GRACE Bien que l’objectif est de valider le composant Body (ou on peut dire la phase d’expression des émotions), nous voulons en même temps mettre en œuvre le composant Behavior pour pouvoir tenter notre idộe sur la faỗon dont ce composant traite les informations reỗues depuis linterprộtation cognitive (du composant Cognitive Interpretation) et depuis le processus cognitif interne (du composant Internal Cognitive State) L’interprétation et le processus cognitif interne sont fait la main Pour prendre en compte du type de personnalité, les données de l’interprétation sont modifiées selon le type de personnalité : l’extraversion amplifie la valeur des données tandis que l’introversion la diminue De plus, le fonctionnement de deux phases choisies (Behavior et Body) est simplifié Pour le calcul de Behavior, il y aura des formules simples qui calculent l’intensité des émotions de base pour la réponse émotionnelle partir des informations obtenues depuis l’interprétation et l’état cognitif interne Notre intérêt se situe principalement Mémoire de stage M2 – DANG Thi Hai Ha Août 2008 50/61 Etude sur la définition et la modélisation de l’émotion sur la faỗon dafficher la rộponse ộmotionnelle Les premiers essais tentent donc trouver une bonne manière d’expression 4.4 Données en entrées Nous avons décidé d’utiliser l’histoire « trois petits cochons » comme le suite de l’événement en entrée Contexte : - En fait, nous allons analyser l’histoire pour simuler l’intention du conteur Cela veut dire qu’en analysant l’histoire, nous allons baser sur les questions : « qu’est-ce qu’il voulait interpréter dans un moment quelconque ? Quelles émotions qu’il voulait faire sortir aux auditeurs ? » - Le fichier d’audio de l’histoire utilisé est l’enregistrement fait par Sabine LETELLIER-ZARSHENAS portant sur le morceau du deuxième cochon La parole de ce morceau est retranscrite depuis l’histoire « Trois petits cochons » dans le deuxième CD de « 100 contes fables et petites histoires », éditions : Eveil et Découverte, licence exclusive EMI Music France - L’histoire est découpée en chunks2 , chaque chunk est associé des valeurs d’interprétation (urgence, danger, affection) La valeur de Urgence et Danger varient entre et 1, la valeur de Affective varie entre -1 et (qui s’exprime de pire meilleur) : Cette phase d’interprétation est essentielle pour que le modèle GRACE puisse fonctionner En fait, selon l’architecture de GRACE, on trouve que l’interprétation fournit des informations nécessaires pour que le processus de conscience pourrait traiter des informations fin de donner une réponse émotionnelle appropriée Le choix de trois paramètres ci-dessus (urgence, danger, affection) est effectué dans le but de trouver des paramètres mesurant les événements en entrée pour pouvoir fournir en sortie les valeurs de trois émotions de base (joie, tristesse, peur) et l’excitation L’idée pour calculer l’excitation est que l’excitation vient du niveau d’impératif/urgence de l’événement et que cela vient aussi de l’état émotionnel de la personne Un chunk s’agit d’un groupe des mots qui est évalué comme un nouvel événement Mémoire de stage M2 – DANG Thi Hai Ha Août 2008 51/61 Etude sur la définition et la modélisation de l’émotion - Dans l’état cognitif interne, on omit le module de sentiment On faisait donc les estimations pour les désirs (les désirs de l’avenir) associant chacun des événements L’idée est qu’en basant sur les évènements passés, l’état cognitif interne essaie de prédire quel évènement pourrait arriver dans l’avenir et ainsi de suite il essaie de prédire comment les émotions vont changer en fonction de cet avenir 4.5 Mise en œuvre 4.5.1 Programmation 4.5.1.1 Données de l’interprétation L’histoire d’entrée est découpé manuellement en chunks (chaque chunk correspond un événement) Chaque chunk va être estimé un terme de trois paramètres que l’on a choisi : urgence, danger et affection - Urgence Urge: pour mesurer l’impératif de l’événement Cela est pour mesurer la rapidité de la réponse de la personne par rapport l’événement détecté - Danger Dage: pour mesurer le niveau de danger de l’événement au héro auquel la personne fait attention Le héro dans ce scénario est les cochons dans l’histoire - Affection Affe: ce paramètre a pour but de mesurer la favorabilité de l’événement GRACE Il est positif si l’événement est en faveur ou négatif si l’événement est défavorable au personnage Les données traitées sont enregistrées dans des fichiers de texte [Veuillez voir l’annexe pour un exemple de ces fichiers] Avant d’être passées au module Behavior, des données de l’interprétation seront modifiées selon le type de personnalité Comme abordé ci-dessus, notre démonstration implémente deux instances pour deux types de personnalité : l’extraversion et l’introversion On appelle Kel pour l’instance d’extraversion et Ly pour l’instance d’introversion Kel amplifie la valeur des données d’interprétation en appliquant la formule suivante : Mémoire de stage M2 – DANG Thi Hai Ha Août 2008 52/61 Etude sur la définition et la modélisation de l’émotion • Affper = Affe + (Affe/2.8) • Dagper = Dage + (Dage/2.8) Ly modifie la valeur des données d’interprétation en appliquant la formule suivante : • Affper = Affe - (Affe/2.8) • Dagper = Dage - (Dage/2.8) 4.5.1.2 Données de l’état cognitif interne Dans ce premier démo, l’état cognitif interne (du composant Internal Cognitive State) ne joue que la prédiction du niveau de changement des émotions de base de la personne simulée travers chaque l’événement détecté Cette prédiction est donc mesurée la main Les données sont aussi stockées dans un fichier de texte comme entrée du programme (veuillez voir l’annexe pour un exemple concret de ces prédictions) L’état cognitif interne prend en charge aussi le changement au cours du temps des émotions de base spontanées de la personne En fait, ces émotions augmentent (ou diminuent) chaque second en fonction de l’événement détecté Si c’est un événement favorable, la joie pourrait augmenter Si l’événement est mesuré comme danger, la peur pourrait augmenter, etc Le changement de chaque émotion de base suit la loi normale ayant une moyenne et un écarte-type différent de l’une l’autre De notre avis, la peur varie beaucoup plus vite que la tristesse et la joie La tristesse varie par contre moins vite que la joie 4.5.1.3 Module Behavior Les intensités des émotions de base en sortie seront calculées dans le module Behavior Dans un premier temps, nous décidons d’implémenter des formules simplifiées servant calculer l’intensité des émotions de base en sortie partir de la description de l’événement courant et de la prédiction de l’état cognitif interne Les formules sont comme suivante : Pour chaque événement détecté, on calcule : • Joiecourant = Joieprécédante + ( Affper * Joieprevue ) • Tristessecourant = Tristesseprécédante - ( Affper * Tristesseprevue ) • Peurcourant = Peurprécédante + ( Affper * Peurprevue ) + ( 0.1 * Dagper * Urgper ) Mémoire de stage M2 – DANG Thi Hai Ha Août 2008 53/61 Etude sur la définition et la modélisation de l’émotion 4.5.1.4 Module Body/Affichage graphique Figure 17 - Affichage graphique du démo Les trois cercles représentent l’état courant de chaque émotion de base chaque instant Elles changent au cours du temps Ce changement permet en fait simule la dynamique de l’état émotionnel de la personne Les trois cercles représentent la joie (en vert), la tristesse (en gris) et la peur (en rouge) Ces trois émotions de base sont sélectionnées pour afficher car on suppose que l’histoire « trois petits cochons » pourrait influencer significativement le changement de ces trois émotions de base (l’état émotionnel en général) Il est bien entendu possible d’ajouter d’autres émotions de base pour simuler l’état émotionnel en entier ou pour généraliser le programme dans les prochaines étapes 4.5.2 Expérimentation L’expérimentation est en cours d’exécution… Dans les premiers tests avec les gens, le résultat obtenu semble intéressant Il nous faut plus de tests pour avoir un nombre important d’avis des gens sur cette instance pour pouvoir faire l’évaluation sur le fonctionnement de l’instance et sur la pertinence du composant d’affichage (Body) Dans les 15 personnes qui ont participé l’expérimentation, il y a 50% des gens qui ont aperỗu ce qui est joué sur l’écran Mémoire de stage M2 – DANG Thi Hai Ha Août 2008 54/61 Etude sur la définition et la modélisation de l’émotion Cela nous donne un premier signal positif pour continuer notre développement du modèle GRACE 4.6 Conclusion Pour la validation pratique, nous voulons mettre en œuvre cette définition un modèle calculatoire L’instance simplifiée du modèle GRACE est pour but de valider l’affichage graphique de notre modèle L’expérimentation de cette instance est en cours d’exécution Au cours de la programmation et des premiers pas d’expérimentation de l’instance, il surgit encore des problèmes résoudre : - Les paramètres utilisés pour l’interprétation et pour l’état cognitif interne sont choisis empiriquement Cela entrne donc l’exigence de justifier ces choix ou bien de trouver des paramètres pertinents pour ces phases - Les calculs réalisés dans le module Behavior sont aussi très simples et insuffisants En fait, comme décrit dans la définition de GRACE, ce module Behavior contient beaucoup de règles de raisonnement et aussi des algorithmes complexes Il est donc indispensable de refaire ce module pour avoir un module complet et raisonnable - Comme l’instance simplifiée n’est pas encore testée, la pertinence de l’affichage graphique proposé est donc revoir Il est nécessaire de construire un scénario d’expérimentation pour valider cet affichage et ainsi valider ce premier component de GRACE Si tout va bien, alors l’ambition de développer le programme pour avoir une implémentation complète du modèle GRACE est aussi réaliser prochainement Mémoire de stage M2 – DANG Thi Hai Ha Août 2008 55/61 Etude sur la définition et la modélisation de l’émotion Mémoire de stage M2 – DANG Thi Hai Ha Août 2008 56/61 Etude sur la définition et la modélisation de l’émotion Conclusion et perspectives Dans le but de faire l’évaluation lors de l’interaction homme/robot, ce stage vise faire une étude sur le changement de l’état émotionnel lors de cette interaction La question sur la définition de « l’état émotionnel » a clarifié le travail demandé du stage : (1) faire une étude bibliographique sur les théories de l’émotions et sur la modélisation de l’émotion pour pouvoir (2) proposer une définition/un modèle de l’émotion qui est générique par rapport des modèles existants ; une instance réduite de ce modèle est aussi dans le cadre de ce stage pour pouvoir (3) commencer la partie de validation de chaque composant du modèle En fait, après une étude sur la définition et la modélisation de l’émotion philosophie, en psychologie, en physiologie et en informatique, on a aperỗu quil ny a pas de consensus sur la définition de l’émotion Nous avons alors proposé une définition de l’émotion qui englobe tous les termes existants et qui valide les modèles d’émotions récents La définition proposée est appelée GRACE – Generic Robotic Architecture to Create Emotions L’étape de validation théorique est faite par une comparaison entre notre proposition avec tous quelques modèles récents [19][20] que nous avons présenté aussi dans la partie 3.3 Pour la validation pratique, nous voulons mettre en œuvre cette définition un modèle calculatoire pour pouvoir l’utiliser pour notre problème d’évaluation dans le projet EmotiRob A partir de cette proposition, nous avons ensuite réalisé une instance simplifiée du modèle pour valider étape par étape les components du modèle Cette instance vise valider l’affichage graphique de notre modèle Pourtant, l’expérimentation est en cours d’exécution Les premiers résultats obtenus sont positifs et nous encouragent continuer le développement de ce modèle GRACE dans l’avenir… Tout le travail du stage a inauguré le chemin pour le nouveau modèle de l’émotion qui est théoriquement prouvé comme étant générale via deux papiers acceptés dans deux conférences internationales [19][20] Le début de la phase de validation avec les premiers résultats positifs montre que le modèle est dans la bonne direction Ce modèle GRACE est alors un modèle prometteur qui pourrait être appliqué dans des recherches et des applications en informatiques, voire en science cognitive appuyant sur l’émotion humaine Bien que cette affirmation est en peu subjective, mais si on ne l’essayait pas, on ne le sais pas Mémoire de stage M2 – DANG Thi Hai Ha Août 2008 57/61 Etude sur la définition et la modélisation de l’émotion Mémoire de stage M2 – DANG Thi Hai Ha Août 2008 58/61 Etude sur la définition et la modélisation de l’émotion Annexe Fichiers de données d’entrée pour le démo de GRACE : 6.1 history.txt Le deuxième cochon 16 Le petit cochon construisit une jolie cabane 19 Peu de temps après, 22 le loup, toujours le même 26 Hum, Hum, gentil petit cochon, 34 par ma queue en tire bouchon 36 Ha Ha, je compte jusqu’à trois 48 Alors, le loup souffla très fort 50 la cabane trembla mais ne s’envola pas tout de suite 53 Le méchant animal souffla encore plus fort, et la maison 56 la maison s’envola 57 Le loup croqua le pauvre petit cochon en trois bouchées 62 GRACE 6.2 interp.txt 0 0.2 16 0 0.2 19 0 -0.0 22 0.1 0.2 -0.2 26 0.2 0.1 -0.2 34 0 0.6 36 0.2 0.3 -0.2 48 0.3 0.4 -0.3 50 0.2 0.2 -0.1 53 0.2 0.2 -0.2 56 0.4 0.4 -0.3 57 0.1 -0.5 62 0 Mémoire de stage M2 – DANG Thi Hai Ha Août 2008 59/61 Etude sur la définition et la modélisation de l’émotion 6.3 predictData.txt 0.1 0 0.1 0 0 0.1 0 0.2 0.1 0.2 0.4 0.1 0 0.3 0.1 0.3 0 0 0.2 0.1 0.3 0.1 0.3 0 0 Mémoire de stage M2 – DANG Thi Hai Ha Août 2008 60/61 Etude sur la définition et la modélisation de l’émotion Références [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] Phil Arkow, Animal-Assisted Therapy and Activities: A Study, Resource Guide and Bibliography for the Use of Companion Animals in Selected Therapies, Self-published, 2004 Spiral, 200 pages, 2004 Official site for Mental Commitment Robot (PARO): http://paro.jp/english/ Official site of the project EmotiRob: http://www-valoria.univ-ubs.fr/emotirob/index.html Emotion (Stanfort Encyclopedia for Philosophy), site web de Metaphysics Research Lab, CSLI, Stanford University, http://plato.stanford.edu/entries/emotion/ (dernière visite : le 21 juillet 2008) Magy Seif El-Nasr, John Yen, and Thomas Ioerger, FLAME - A Fuzzy Logic Adaptive Model of Emotions, Journal of Automous Agents and Multi-agent 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best of AAMAS 2004), 11(1), pp 23-43, 2004 Carole Adam, Fabrice Evrard, GALAAD: a conversational emotional agent Rapport de recherche, IRIT/2005-24-R, IRIT, 2005 Carole Adam, Emotions: from psychological theories to logical formalization and implementation in a BDI agent, PhD Thesis, 2007 A Ortony GL Clore L.Collins The cognitive structure of emotions Cambridge University Press, Cambridge 1988 Lazarus R S., Emotion and Adaptation, Oxford University Press, 1991 Klaus R Scherer, What are emotions? 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Mémoire de stage M2 – DANG Thi Hai Ha Août 2008 29/61 Etude sur la définition et la modélisation de l’émotion Mémoire de stage M2 – DANG Thi Hai Ha Août 2008 30/61 Etude sur la définition et la modélisation. .. Mémoire de stage M2 – DANG Thi Hai Ha Août 2008 20/61 Etude sur la définition et la modélisation de l’émotion 2.2 Etudes sur de récents modèles calculatoire des émotions En vis-à-vis des travaux de. .. nom et des effets ; la manière d'exprimer des émotions sur l'animation Mémoire de stage M2 – DANG Thi Hai Ha Août 2008 28/61 Etude sur la définition et la modélisation de l’émotion faciale et