第3卷第2期 智能系统学报 Vol.3№2 2008年4月 CAAI Transactions on Intelligent Systems Apr.2008 人工情感的进化控制系统实现 徐雄 (湖北师范学院，湖北黄石435002) 摘要：人工情感在机器人的研究中至关重要，简要概括了当前人工情感的应用.在借鉴情感学习控制的理论的基 础上，融入了进化控制的思想，设计出了一种基于人工情感的控制体系结构，在此结构中包含有基于遗传算法的进 化控制系统神经和人工情感控制系统，机器人通过神经系统接受环境信息并进行行为决策，行为决策的效果通过 情感学习模型进行反馈情感学习模型根据机器人的内、外环境状态，产生情感因子（即生物激素），再由情感因子来 调节神经系统的记忆和行为决策，最后神经系统的记忆与行为模块又由进化系统得以继承.该控制结构加强了机器 人在动态环境中的学习和自适应能力.仿真实验验证了该控制结构的有效性，仿真结果也表明机器人具有很强的学 习和自适应能力 关键词：神经网络：遗传算法；人工情感；行为决策：机器人 中图分类号：TP18文献标识码：A文章编号：16734785(2008)02013505 Implementation of an evolutionary control system based on artificial emotion XU Xiong (Hubei Normal University,Huangshi 435002,China) Abstract:Artificial emotion is essential to robotics study.Typical implementation of artificial emotion is briefly summarized in this paper.In order to better implement emotiomlearning control mechanisms,a new control architecture based on artificial emotion is proposed.It incorporates an evolutiomcontrol sys- tem based on a Genetic Algorithm with a neural and an artificial emotion control system.The neural sys- tem receives environmental information and makes decisions.The results of decisionmaking are fed back to the emotion-learning model.The emotion-learning model produces emotional factors (hormones)based on inner and outer conditions of the robot,and these factors is used to regulate the neural system.In the final step,the memorization and behavior module of the neural system is exported to the genetic environ- ment.This control architecture enhances learning and adaptive capacities of robots in a dynamic environ- ment.Simulation was made to confirm the validity of the control architecture. Key words neural network;genetic algorithm;artificial emotion;decisiommaking;robot 近年来，人工情感在自主系统中发挥的重要作问题：如何为情感建立模型，以及如何在机器人 用正得到越来越广泛的关注.Toda提出，情感能提 中运用人工情感模型来提高机器人的性能】.而复 供机器人所需的自主性，并且是自主的最终来源山， 杂环境下行为的自组织、自适应是当前自主控制领 Minsky甚至认为如果没有情感，机器人就不可能表 域的一个研究热点.其中，生物信息处理机制有很好 现出自主行为).目前人工情感研究中有2个重要 的借鉴意义，在这方面己有很多学者做了大量的工 作.如借鉴人类脑神经机制，人们建立了人工神经网 收稿日期：2007-03-29 基金项目：因家自然科学基金资助项目(50275150)；教育部博士学科 络；借鉴生物的进化机制，人们提出了进化算法等」 点专项科研基金资助项目(20040533035)：湖北师范学院 但也存在一些问题，忽略了人工情感系统的高层调 研究生科研启动基金 通讯作者：徐雄.Email:xuxiong83@yahoo.com.cn. 节作用.实际上，生物的行为除了受神经和进化系 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved hup://www.cnki.net第 3 卷第 2 期 智 能 系 统 学 报 Vol. 3 №. 2 2008 年 4 月 CAA I Transactions on Intelligent Systems Apr. 2008 人工情感的进化控制系统实现 徐 雄 (湖北师范学院 ,湖北 黄石 435002) 摘 要 :人工情感在机器人的研究中至关重要 ,简要概括了当前人工情感的应用. 在借鉴情感学习控制的理论的基 础上 , 融入了进化控制的思想 ,设计出了一种基于人工情感的控制体系结构 ,在此结构中包含有基于遗传算法的进 化控制系统、神经和人工情感控制系统. 机器人通过神经系统接受环境信息并进行行为决策 ,行为决策的效果通过 情感学习模型进行反馈. 情感学习模型根据机器人的内、外环境状态 ,产生情感因子 (即生物激素) ,再由情感因子来 调节神经系统的记忆和行为决策 ,最后神经系统的记忆与行为模块又由进化系统得以继承. 该控制结构加强了机器 人在动态环境中的学习和自适应能力. 仿真实验验证了该控制结构的有效性 ,仿真结果也表明机器人具有很强的学 习和自适应能力. 关键词 :神经网络 ;遗传算法 ;人工情感 ;行为决策 ;机器人 中图分类号 : TP18 文献标识码 :A 文章编号 :167324785 (2008) 0220135205 Implementation of an evolutionary control system based on artificial emotion XU Xiong ( Hubei Normal University , Huangshi 435002 , China) Abstract :Artificial emotion is essential to robotics st udy. Typical implementation of artificial emotion is briefly summarized in t his paper. In order to better implement emotion2learning control mechanisms , a new control architect ure based on artificial emotion is proposed. It incorporates an evolution2control sys2 tem based on a Genetic Algorit hm wit h a neural and an artificial emotion control system. The neural sys2 tem receives environmental information and makes decisions. The results of decision2making are fed back to t he emotion2learning model. The emotion2learning model produces emotional factors (hormones) based on inner and outer conditions of t he robot , and t hese factors is used to regulate t he neural system. In t he final step , t he memorization and behavior module of t he neural system is exported to t he genetic environ2 ment. This control architecture enhances learning and adaptive capacities of robots in a dynamic environ2 ment. Simulation was made to confirm t he validity of t he control architecture. Keywords :neural network ;genetic algorit hm ; artificial emotion ; decision2making ; robot 收稿日期 :2007203229. 基金项目 :国家自然科学基金资助项目(50275150) ;教育部博士学科 点专项科研基金资助项目(20040533035) ;湖北师范学院 研究生科研启动基金. 通讯作者 :徐 雄. E2mail :xuxiong83 @yahoo. com. cn. 近年来 ,人工情感在自主系统中发挥的重要作 用正得到越来越广泛的关注. Toda 提出 ,情感能提 供机器人所需的自主性 ,并且是自主的最终来源[1 ] . Minsky 甚至认为如果没有情感 ,机器人就不可能表 现出自主行为[2 ] . 目前人工情感研究中有 2 个重要 问题 :如何为情感建立模型[324 ] ,以及如何在机器人 中运用人工情感模型来提高机器人的性能[ 528 ] . 而复 杂环境下行为的自组织、自适应是当前自主控制领 域的一个研究热点. 其中 ,生物信息处理机制有很好 的借鉴意义 ,在这方面已有很多学者做了大量的工 作. 如借鉴人类脑神经机制 ,人们建立了人工神经网 络 ;借鉴生物的进化机制 ,人们提出了进化算法等. 但也存在一些问题 ,忽略了人工情感系统的高层调 节作用. 实际上 , 生物的行为除了受神经和进化系 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net