Emotional Design: An Overview

Emotional design has been well recognized in the domain of human factors and ergonomics. In this chapter, we reviewed related models and methods of emotional design. We are motivated to encourage emotional designers to take multiple perspectives when examining these models and methods. Then we proposed a systematic process for emotional design, including affective-cognitive needs elicitation, affective-cognitive needs analysis, and affective-cognitive needs fulfillment to support emotional design. Within each step, we provided an updated review of the representative methods to support and offer further guidance on emotional design. We hope researchers and industrial practitioners can take a systematic approach to consider each step in the framework with care. Finally, the speculations on the challenges and future directions can potentially help researchers across different fields to further advance emotional design.http://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/163319/1/Emotional_Design_Manuscript_Final.pdfSEL

ABC-EBDI: A cognitive-affective framework to support the modeling of believable intelligent agents.

El Grupo de Investigación de Interfaces Avanzadas (AffectiveLab), es un grupo reconocido por el Gobierno de Aragón (T60-20R) cuya actividad se enmarca en el área de la Interacción Humano-Computadora (IHC). Su actividad investigadora se ha centrado, en los últimos años, en cuatro temas principales: interacción natural, informática afectiva, accesibilidad e interfaces basadas en agentes inteligentes, siendo esta última en la que se enmarca esta tesis doctoral. Más concretamente, la realización de esta tesis doctoral se enmarca dentro de los proyectos de investigación nacionales JUGUEMOS (TIN2015-67149-C3-1R) y PERGAMEX (RTI2018-096986-B-C31). Una de sus líneas de investigación se centra en el desarrollo de arquitecturas cognitivo-afectivas para apoyar el modelado afectivo de los agentes inteligentes. El AffectiveLab tiene una sólida experiencia en el uso de agentes de interfaz incorporados que exhiben expresiones afectivas corporales y faciales (Baldassarri et al., 2008). En los últimos años, se han centrado en el modelado del comportamiento de los agentes inteligentes (Pérez et al., 2017).La definición de agente inteligente es un tema controvertido, pero se puede decir que es una entidad autónoma que recibe información dinámica del entorno a través de sensores y actúa sobre el medio ambiente a través de actuadores, mostrando un comportamiento dirigido a un objetivo (Russell et al., 2003). El modelado de los procesos cognitivos en los agentes inteligentes se basa en diferentes teorías (Moore, 1980; Newell, 1994; Bratman, 1987) que explican, desde diferentes puntos de vista, el funcionamiento de la mente humana. Los agentes inteligentes implementados sobre la base de una teoría cognitiva se conocen como agentes cognitivos. Los más desarrollados son los que se basan en arquitecturas cognitivas, como Soar (Laird et al., 1987), ACT-R (Anderson, 1993) y BDI (Rao and Georgeff, 1995). Comparado con Soar y otras arquitecturas complejas, BDI se destaca por su simplicidad y versatilidad. BDI ofrece varias características que la hacen popular, como su capacidad para explicar el comportamiento del agente en cada momento, haciendo posible una interacción dinámica con el entorno. Debido a la creciente popularidad del marco BDI se ha utilizado para apoyar el modelado de agentes inteligentes (Larsen, 2019; (Cranefield and Dignum, 2019). En los últimos años, también han aparecido propuestas de BDI que integran aspectos afectivos. Los agentes inteligentes construidos en base a la arquitectura BDI que también incorporan capacidades afectivas, se conocen como agentes EBDI (Emotional BDI) y son el foco de esta tesis. El objetivo principal de esta tesis ha sido proponer un marco cognitivo-afectivo basado en el BDI que sustente el modelado cognitivo-afectivo de los agentes inteligentes. La finalidad es ser capaz de reproducir un comportamiento humano creíble en situaciones complejas donde el comportamiento humano es variado y bastante impredecible. El objetivo propuesto se ha logrado con éxito en los términos descritos a continuación:• Se ha elaborado un exhaustivo estado del arte relacionado con los modelos afectivos más utilizados para modelar los aspectos afectivos en los agentes inteligentes.• Se han estudiado las arquitecturas de BDI y las propuestas previas de EBDI. El estudio, que dio lugar a una publicación (Sánchez-López and Cerezo, 2019), permitió detectar las cuestiones abiertas en el área, y la necesidad de considerar todos los aspectos de la afectividad (emociones, estado de ánimo, personalidad) y su influencia en todas las etapas cognitivas. El marco resultante de este trabajo doctoral incluye también el modelado de la conducta y el comportamiento comunicativo, que no habían sido considerados hasta ahora en el modelado de los agentes inteligentes. Estos aspectos colocan al marco resultante entre EBDI los más avanzados de la literatura. • Se ha diseñado e implementado un marco basado en el BDI para soportar el modelado cognitivo, afectivo y conductual de los agentes inteligentes, denominado ABC-EBDI (Sanchez et al., 2020) (Sánchez et al., 2019). Se trata de la primera aplicación de un modelo psicológico muy conocido, el modelo ABC de Ellis, a la simulación de agentes inteligentes humanos realistas. Esta aplicación implica:o La ampliación del concepto de creencias. En el marco se consideran tres tipos de creencias: creencias básicas, creencias de contexto y comportamientos operantes. Las creencias básicas representan la información general que el agente tiene sobre sí mismo y el entorno. Las conductas operantes permiten modelar la conducta reactiva del agente a través de las conductas aprendidas. Las creencias de contexto, que se representan en forma de cogniciones frías y calientes, se procesan para clasificarlas en creencias irracionales y racionales siguiendo las ideas de Ellis. Es la consideración de creencias irracionales/racionales porque abre la puerta a la simulación de reacciones humanas realistas.o La posibilidad de gestionar de forma unificada las consecuencias de los acontecimientos en términos de consecuencias afectivas y de comportamiento (conducta). Las creencias de contexto racionales conducen a emociones funcionales y a una conducta adaptativa, mientras que las creencias de contexto irracionales conducen a emociones disfuncionales y a una conducta maladaptativa. Este carácter funcional/disfuncional de las emociones no se había utilizado nunca antes en el contexto del BDI. Además, el modelado conductual se ha ampliado con el modelado de estilos comunicativos, basado en el modelo Satir, tampoco aplicado previamente al modelado de agentes inteligentes. El modelo de Satir considera gestos corporales, expresiones faciales, voz, entonación y estructuras lingüísticas.• Se ha elegido un caso de uso, "I wish a had better news" para la aplicación del marco propuesto y se han realizado dos tipos de evaluaciones, por parte de expertos y de usuarios. La evaluación ha confirmado el gran potencial del marco propuesto para reproducir un comportamiento humano realista y creíble en situaciones complejas.<br /

A Survey on Emotion Recognition for Human Robot Interaction

With the recent developments of technology and the advances in artificial intelligent and machine learning techniques, it becomes possible for the robot to acquire and show the emotions as a part of Human-Robot Interaction (HRI). An emotional robot can recognize the emotional states of humans so that it will be able to interact more naturally with its human counterpart in different environments. In this article, a survey on emotion recognition for HRI systems has been presented. The survey aims to achieve two objectives. Firstly, it aims to discuss the main challenges that face researchers when building emotional HRI systems. Secondly, it seeks to identify sensing channels that can be used to detect emotions and provides a literature review about recent researches published within each channel, along with the used methodologies and achieved results. Finally, some of the existing emotion recognition issues and recommendations for future works have been outlined

Multicore and FPGA implementations of emotional-based agent architectures

The final publication is available at Springer via http://dx.doi.org/10.1007/s11227-014-1307-6.Control architectures based on Emotions are becoming promising solutions for the implementation of future robotic agents. The basic controllers of the architecture are the emotional processes that decide which behaviors of the robot must activate to fulfill the objectives. The number of emotional processes increases (hundreds of millions/s) with the complexity level of the application, reducing the processing capacity of the main processor to solve complex problems (millions of decisions in a given instant). However, the potential parallelism of the emotional processes permits their execution in parallel on FPGAs or Multicores, thus enabling slack computing in the main processor to tackle more complex dynamic problems. In this paper, an emotional architecture for mobile robotic agents is presented. The workload of the emotional processes is evaluated. Then, the main processor is extended with FPGA co-processors through Ethernet link. The FPGAs will be in charge of the execution of the emotional processes in parallel. Different Stratix FPGAs are compared to analyze their suitability to cope with the proposed mobile robotic agent applications. The applications are set up taking into account different environmental conditions, robot dynamics and emotional states. Moreover, the applications are run also on Multicore processors to compare their performance in relation to the FPGAs. Experimental results show that Stratix IV FPGA increases the performance in about one order of magnitude over the main processor and solves all the considered problems. Quad-Core increases the performance in 3.64 times, allowing to tackle about 89 % of the considered problems. Quad-Core has a lower cost than a Stratix IV, so more adequate solution but not for the most complex application. Stratix III could be applied to solve problems with around the double of the requirements that the main processor could support. Finally, a Dual-Core provides slightly better performance than stratix III and it is relatively cheaper.This work was supported in part under Spanish Grant PAID/2012/325 of "Programa de Apoyo a la Investigacion y Desarrollo. Proyectos multidisciplinares", Universitat Politecnica de Valencia, Spain.Domínguez Montagud, CP.; Hassan Mohamed, H.; Crespo, A.; Albaladejo Meroño, J. (2015). Multicore and FPGA implementations of emotional-based agent architectures. Journal of Supercomputing. 71(2):479-507. https://doi.org/10.1007/s11227-014-1307-6S479507712Malfaz M, Salichs MA (2010) Using MUDs as an experimental platform for testing a decision making system for self-motivated autonomous agents. Artif Intell Simul Behav J 2(1):21–44Damiano L, Cañamero L (2010) Constructing emotions. 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