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基于本体的智能体情感识别与情感诱发研究

 
【摘要】:智能体是一种能够感知周围环境,并能够自治运行以实现设计者和使用者目的的机器或软件系统。传统智能体能够模拟人类的心理状态,如信念、愿望和意图等,但没有考虑情感需求,在与它们的交互过程中,这些智能体给人的感觉是一台冰冷冷的机器。情感计算技术的引入使智能体具有了情感能力,情感智能体是使用情感计算技术使智能体具有识别人类情感、分析并模拟产生与人类相类似的情感的能力。情感智能体将会更可信、更准确、更有吸引力和更有效。情感智能是智能体和多智能体系统的一个重要研究方向。情感智能体已经具备一定的情感识别和情感表达的能力,但是,还有以下问题亟待解决。首先,多智能体之间如何达成对用户生理数据情感语义和智能体自身情感相关知识的一致信念?其次,当前研究主要集中在智能体对用户面部表情和语音的情感识别上。生理信号可以反映真实的脑功能活动。如何构建基于生理信号的便于智能体查询的情感识别模型是一个亟待解决的问题。最后,当前智能体可以实现面部表情、语音和姿态的情感表达,但是在什么时候、在什么条件下产生什么样的情感、是否产生了正确的情感(与人类类似)等问题尚未解决。基于上述问题,本文探讨了基于本体的情感智能体所涉及的若干关键技术和关键问题,包括情感多智能体系统(affective multi-agent systems)的知识库系统构建、基于用户生理信号的情感识别本体模型构建、智能体情感诱发形式化定义、验证及本体模型构建等。对这些问题的研究将为建立和谐的人机交互提供支持。本文主要贡献及创新有以下三点:1.提出了一个以分布式结构组织的情感智能体的顶层本体模型,模型由用户情感本体模型和智能体情感诱发本体模型组成。用户情感本体模型实现用户情感相关知识的建模,实现对用户的情感状态推理,从而实现多智能体对用户上下文信息和用户情感状态达成统一的理解;智能体情感诱发本体模型实现智能体低级反射性情感和高级认知评价情感诱发建模,从而智能体能够产生类似人类的情感。最后还探讨了该顶层模型在抑郁看护智能体上的应用。2.构建了一个用户情感本体模型,模型实现了一个对用户脑电和功能近红外光谱二个模态的生理数据及情感知识进行建模的本体模型EmotionO+,并利用机器学习算法—随机森林—构建情感推理规则,利用推理引擎将推理规则应用于本体知识模型,对其中建模的知识和数据以较高的准确率推理出用户的情感状态,该方法有效解决了脑电和功能近红外光谱二个模态生理数据和用户上下文信息的语义表示问题,使智能体能够理解用户生理数据的含义并推理出当前用户的情感状态,能够为情感多智能体系统提供一个用户情感知识共享平台。3.构建了智能体情感诱发本体模型,模型实现对情感智能体心理状态和情感诱发的建模。提出了一种对OCC(Ortony、Clore和Collins)认知评价理论的形式化定义及形式化验证的方法。首先,用OBDI(Observation-based Belief、Desire、Intention logic)逻辑中的信念、愿望和意图等概念,对OCC理论中描述诱发情感的认知评价过程给出了逻辑定义,根据此定义,构建高级认知情感诱发规则,应用于智能体情感诱发本体模型,以产生类似人类的情感。探索了如何应用符号模型检测技术来验证情感BDI多智能体模型的情感属性。提出了一种通过改进模型检测器MCKBDI(Model Checker for Knowledge,Belief,Desire,and Intention)来实现对情感诱发逻辑定义进行验证的新方法。实验结果显示,模型检测方法可以有效验证有限状态情感BDI多智能体系统产生的情感是否符合情感理论。综上所述,本文针对情感智能体和人机情感交互系统的发展需要,以情感计算为导向,对基于本体的多智能体系统中情感识别、情感诱发机制和关键技术进行了探索,提出了一个情感智能体的顶层本体模型;实现了基于脑电生理信号的情感识别与推理的用户情感本体模型;研究了OCC情感理论的逻辑形式化问题,提出了对所给出的形式化定义进行验证的一种新方法,并依此构建了智能体情感诱发本体模型。本研究丰富了情感智能体的理论基础,为建立一个和谐、自然并带有情感的智能体交互系统提供技术支持,有助于推动该方向的进一步发展和应用。
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TP18

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