情绪驱动的人工生命行为选择机制研究

摘要

传统的(不包含情绪)人工生命行为选择机制主要存在两个问题。①在不确定性环境下，不能实现自主行为选择，缺乏环境适应性。②在相同环境条件下，行为反应具有重复性，缺乏多样性。情绪机制在人机互动和强化学习两个领域中的成功应用，促使行为机制研究工作者尝试将其应用于其研究领域，以解决这两个问题。
　　 根据对情绪在行为选择机制当中作用机理认识不同，情绪行为选择机制分为：情绪影响机制、情绪涌现机制、情绪驱动机制等三种类型。经过对这三类选择机制取得研究结果进行综述，发现：目前的研究存在三个方面的不足。①各情绪行为选择机制未能将其所应考虑的基本因素进行涵盖，存在系统性缺陷；②各种选择机制体系结构和情绪模型彼此各异，没有继承性。③各选择机制和情绪模型是基于设计的，欠缺相对映的动物行为学、心理学、经济学等有关情绪行为理论支撑。这种情况说明，当前研究所存在的根本问题就是，由于与情绪研究相关学科未能清楚揭示情绪机制的研究现状，使得整个情绪行为选择机制研究缺乏基本的理论基础。所以，本文就以建立情绪行为选择机制基本原理作为研究主题，取得如下的创新性成果。
　　 ①建立情绪图式函数，获得情绪与资源之间的函数关系特性。
　　 通过认真剖析心理学和经济学有关研究结果，阐明情绪的能量本质属性，行为驱动的功能作用属性，资源获取的内容属性，实现对动机、(内)驱力、效用、主观价值等概念的情绪本质的揭示。从而在前景理论为基础上，建立情绪图式函数。
　　 ②提出情绪驱动的行为机制选择的基本原理。将情绪机制引入动物行为学经典心理压力模型，解决该模型存在的异质量纲相加和动机强度与环境资源状况无关两个问题，使其成为行为机制的动物行为学理论基础。应用情绪机制于经济学期望效用族行为选择理论，从原理上解决了原理论所存在的加和问题。通过经济学心理账户现象对动物行为学中生存资源与行为之间单映射关系进行了论证，确立了行为与情绪图式函数之间的单映射关系。针对有限理性原则所存在的理性无限泛化问题，提出了情绪理性原则。在这些工作基础之上，建立情绪驱动的行为机制选择的基本原理，为解决不确定环境条件下，人工生命体进行自主行为选择和行为反应“失真”问题，提供了理论基础。通过对阿莱斯悖论、两信封悖论、彼得堡悖论等悖论问题的消解，该基本原理得到初步验证。
　　 ③对情绪组织行为的基本过程进行了揭示。为深入验证所提出的理论原理，我们建立了具体的情绪行为选择机制。应用不确定性人工智能理论所给出的具有普适性的正态云模型建立能力图式函数，从而建立竞争型、合作型的情绪驱动的行为选择机制。进一步，将竞争型情绪行为选择机制运用于战斗行为机制的建立，获得了对战斗行为所表现出的升级特性、胜败效应、挑战趋势三大规律的系统揭示。通过在人工生命标准实验平台之一Swarm上构建不确定性人工环境进行仿真实验，验证了所建立机制的合理性。
　　 ④作为对情绪驱动的行为选择原理的进一步验证，通过以情绪支付替代效用支付，将该思想引入博弈行为研究领域，提出了情绪驱动的人工生命博弈原理。以改进型最后通牒博弈问题为例，进行相关博弈均衡分析，揭示了“先下手为强”、“得寸进尺”、“曲径通幽”、“先礼后兵”等常见而传统博弈论未能予以解释的博弈行为的合理性。由此，不仅证明了情绪驱动的博弈行为分析的合理性，更说明了深入展开该项研究将是有意义的。
　　 与此同时，我们还完成了以下工作。利用情绪产生和体验的神经生物学机制阐述了中医心理学“心主神明”论的合理性。从而，做出推测：心脏是生命体感知其情绪变化的第一器官，使情绪行为选择机制有了器官载体。进而，根据情绪与身心疾病的关系的研究结果，揭示情绪在自然选择过程中的作用机制，深化了达尔文对于此问题认识。以获取生存资源的行为效率为核心，揭示部分不同情绪之间的逻辑关系，阐述生命体在其生命活动过程中所体验的情绪历程概貌。
　　 总之，通过本文的研究工作，我们建立起了涵盖基本构成要素，并为动物行为学、情绪心理学和经济学相关理论支持的情绪驱动的人工生命行为选择机制的基本理论框架，为不确定性环境条件下人工生命的自主行为选择，和人工生命实体的建立提供了一定的理论基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1概述

1.1.1高级人工生命定义

1.1.2高级人工生命与机器人、智能体之间的关系

1.1.3行为的定义

1.1.4行为选择及其机制的定义

1.1.5行为选择机制研究的意义

1.1.6传统行为选择机制在动物行为学和人工智能领域研究概况

1.1.7传统行为选择机制在人工生命领域研究概况

1.2人工生命情绪行为选择机制研究现状

1.2.1研究意义和目的

1.2.2情绪影响机制

1.2.3情绪涌现机制

1.2.4情绪驱动机制

1.2.5目前研究所存在的问题

1.3本文主要研究内容

1.4本章小结

2情绪行为选择机制基本理论建立

2.1情绪概念

2.1.1情绪的定义

2.1.2情感—知识资源获得时所产生的反馈情绪

2.2.3动机与(内)驱力—驱动情绪

2.1.4效用(主观价值)—情绪

2.2情绪模型

2.2.1维度模型

2.2.2其他模型

2.2.3情绪阶跃模型建立

2.2.4不同种类情绪之间的逻辑关系建立

2.2.5情绪图式函数建立

2.3情绪行为选择的神经生理学机制

2.3.1情绪产生和体验的神经机制

2.3.2情绪的第一感知器官：心脏—一种推测

2.4情绪在自然选择中的作用机制

2.5情绪行为选择机制基本原理建立

2.5.1前景理论存在问题及其解决

2.5.2心理压力模型的情绪机制改进

2.5.3生存资源与行为之间的单映射关系

2.5.4行为选择机制情绪理性原则

2.5.5情绪行为选择机制基本原理

2.6本章小结

3行为选择悖论的情绪机制消解

3.1阿莱斯悖论

3.1.1悖论的形成

3.1.2消解综述

3.1.3情绪机制消解

3.2交换悖论(两信封悖论)

3.2.1悖论的形成

3.2.2效用理论消解

3.2.3情绪机制消解

3.3圣彼得堡悖论

3.3.1悖论的形成

3.3.2消解综述

3.3.3情绪机制消解

3.4本章小结

4情绪驱动的行为选择机制

4.1竞争型情绪行为选择机制

4.1.1行为性质分类

4.1.2竞争型情绪行为选择机制

4.1.3仿真试验设计及仿真结果分析

4.2合作型情绪行为选择机制

4.2.1相关理论基础

4.2.2合作型情绪行为选择机制

4.2.3仿真试验设计及仿真结果分析

4.2.4不同行为选择机制比较

4.3情绪驱动的等级分层行为选择机制

4.3.1等级分层行为结构模型

4.3.2情绪驱动的等级分层行为选择机制

4.4情绪驱动的战斗行为机制

4.4.1战斗结果产生机制

4.4.2战斗行为情绪驱动机制

4.4.3情绪反馈机制

4.4.4仿真试验设计及仿真结果分析

4.5本章小结

5情绪驱动的博弈行为机制

5.1情绪博弈原理

5.2博弈局势选取

5.2.1基于效用的博弈分析

5.3基本关系推导

5.4理性情绪博弈机理分析

5.4.1 A方选择挑战行为情绪机理分析

5.4.2 B方接受挑战情绪机理分析

5.4.3计算双方冲突隔离带宽度

5.5非理性情绪博弈机理分析

5.5.1非理性博弈均衡

5.5.2非理性博弈均衡合理性验证

5.6博弈均衡分析讨论

5.6.1能力图式函数值计算

5.6.2理性情绪博弈均衡分析

5.6.3非理性情绪博弈均衡分析

5.6.4混合情绪博弈均衡分析

5.6.5情绪博弈均衡比较分析

5.7本章小结

6总结与展望

6.1主要研究工作总结

6.2未来研究工作展望

致 谢

参考文献

附录 A.作者在攻读博士学位期间发表论文目录