TW581959B - Robotic (animal) device and motion control method for robotic (animal) device - Google Patents

Description

581959 A7 B7 五、發明説明（i ) 【技術領域】 本發明是關於機器（動物）裝置及機器（動物）裝置 之行動控制方法。 【技術背景】 近年來已提供有其外觀形狀是形成爲狗等的動物的模 樣的辦器（動物）裝置。這種機器（動物）裝置，例如是 因應來自於外部的資訊或內部的狀態（例如感情狀態）等 ，會如動物一般地行動。而且在這種機器（動物）裝置， 有的會作踢球等的動作。而在有的機器（動物）裝置是具 備有學習機能。例如像語言學習的機能。 寵物型的機器（動物）裝置的一個終極的目標就是作 成模擬生命（Life — like )的機器（動物）裝置。換言之， 就是要建構一個可擴充（OPEN-ENDED )的系統。 傳統的構造，是以怎麼樣看起來可以增加複雜度的做 法，來朝構成模擬生命（Life — like)的機器（動物）裝置 的目標接近。在這裡面，也要考慮到學習與成長的因素。 可是，其安裝是藉由以強化學習來變更爲了行動生成 而設定成固定機率的狀態機器的機率或者更換全體狀態機 器所實現。 行動的生成頻率或其模式是藉由與使用者或外界的互 動而改變，機器（動物）裝置所具有的複雜度不會增加， 並不會超過設計者（程式設計師）最初所設定的行動、反 應。同樣的，機器（動物）裝置可認識的對象物也是限定 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） —--------裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 涇齊.平皆^1吋4奇資1.6穸^泎:;1.-?涎 -4- 581959 A7 B7 五、發明説明（2 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 的東西，藉此，其構造沒有辦法認識在程式設計師的設定 之外的東西。這代表了它欠缺了對未知的外來刺激做出反 應的能力。 要作出能超過設計者的設定的可擴充（OPEN—ENDED )的系統所需要的條件如下° (1 )能夠認識未知的外來刺激的能力。 (2 )能夠創造新的行動的能力。 (3 )能夠對未知的外來刺激選擇適當的行動的能力 〇 並且，考慮到是寵物型的機器（動物）裝置的情況， 與人類互動的能力特別重要。有時要學習各種未知的事情 ，也有很多情形要通過與人類的互動來學習。 與人類之間的互動最重要的就是言語上的溝通。關於 用來認識上述（1 )的未知外來刺激的能力，第一步先要 考慮到獲得作爲適當的分類或其符號（Symbol )的名稱、 或獲得其行動的名稱。這雖然是屬於獲得言語的硏究領域 ，但是有人指出最重要的是這些符號是在物理性上具有關 連性或是有物理的相關性。 關於這些，則列舉出：例如Kaplan的報告（Kaplan，F. Talking AIBO :First experimentation of verbal interactions with an autonomous four-legged robot. In proceeding of the CELE-Twente workshop on interacting agents ,October,2000 » 以下稱作文獻1 ) 、Roy這些人的報告（Roy, D. and

Pentland A. Learning words from natural audio-visual input， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29*7公釐) I'~"" 581959 A7 _B7 五、發明説明（3 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) in proceedings of international Conference on Spoken Language Processing，1 998,以下稱作文獻 2。）、或 Steels 的報告（Steel, L · Perceptually Grounded Meaning Creation , In proceedings of the International Conference on Multi-Agent Systems，1996，以下稱作文獻 3。） 而關於上述（2 )項的行動的獲得，類似像模仿動作 (imitation)、補強學習動作（reinforcement learning)，進化 計算動作（Evolutionary Computing)等。 關於這個，則列舉出·· Damasio的報告（Damasio，A · Descartes ’Error :Emotion Reason and the Human Brain ， Putman Publishing Group ,1994，以下稱作文獻 4。）、或 Mataric 的報告（Mataric，M，Sensory - motor primitives as a basic for imitation : Linking perception to a action and biology to robotics , Imitation in Animals and Artifacts, C . Nehniv and Dautenhalm (eds)，The MIT Press，2000，以下稱 作文獻5。）等。 可是，關於對上述（3 )的未知外來刺激的適當的行 動，實際上是很原始的槪念，或只是一種虛構的槪念。 上述（3)所代表的是，要獲得物體對機器（動物） 裝置所代表的意義。例如這是吃的東西、或是可以玩的東 西、或是令人害怕的東西等等。因此不只是要將認識對象 物建立物理性的關聯或相關，而是要對機器（動物）裝置 內的狀態造成影響，也就是說，需要對內部的狀態（例如 ，主情緒、副情緒等）建立相關性。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -6 - 581959 A7 _ _B7_ 五、發明説明（4 ) 【發明揭示】 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明鑒於上述的情況，其目的是要提供更接近模擬 生命（Life-like)的機器（動物）裝置及這種機器（動物） 裝置的行動控制方法。 本發明的機器（動物裝置），爲了解決上述的課題， 具備有作爲自主行動的一種行動的用來進行資訊獲得行動 的行動控制手段。具備這種構造的機器（動物）裝置，會 表現出作爲自主行動的其中一種行動的資訊獲得行動。 而本發明的機器（動物）裝置的行動控制方法，爲了 解決上述的課題，會進行作爲機器（動物）裝置的自主行 動的其中一種行動的資訊獲得行動。利用這種機器（動物 )裝置的行動控制方法，則機器（動物）裝置，會表現出 作爲自主行動的其中一種行動的資訊獲得行動。 本發明的機器（動物）裝置，爲了解決上述的課題， 具備有用來獲得對象物的意義的意義獲得手段，具備有這 種構造的機器（動物）裝置，可獲得對象物的意義。 本發明的機器（動物）裝置的行動控制方法，爲了解 決上述的課題，可獲得當根據其內部狀態而作出行動的機 器（動物）裝置對著對象物作出行動時的內部狀態的變化 來作爲對該對象物的意義。 藉由這種機器（動物）裝置的行動控制方法，機器（ 動物）裝置就可獲得當根據其內部狀態而作出行動且對著 對象物作出行動時的內部狀態的變化來作爲對該對象物的

本紙張尺度適财關家鮮（CNS ) A4· ( 210X297^ ) Z 581959 A7 __B7_ 五、發明説明（5 ) 意義。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明的機器（動物）裝置，爲了解決上述的課題 是具備有：聲音輸入手段、根據發聲時的單字系列的特徵 量所區分的複數單字系列的特徵模式、根據單字系列特徵 模式來評價輸入到聲音輸入手段的發聲輸入的發聲輸入評 價手段、及根據發聲輸入評價手段的評價値來特定發聲輸 入的單字系列的單字系列特定手段。 具備有這種構造的機器（動物）裝置，會根據在發聲 時以單字系列的特徵量所區分的複數的單字系列特徵模式 而藉由發聲輸入評價手段來評價輸入到聲音輸入手段的發 聲輸入，根據發聲輸入評價手段的評價値，藉由單字系列 特定手段來特定發聲輸入的單字系列。藉此，機器（動物 )裝置就可特定所輸入的發聲來作爲最適當的單字系列。 本發明的機器（動物）裝置的行動控制方法，爲了解 決上述的課題，是具有：聲音輸入流程、根據以發聲時的 單字系列的特徵量所區分的複數單字系列的特徵模式來評 價輸入到聲音輸入手段的發聲輸入的發聲輸入評價流程、 及根據發聲輸入評價流程所得到的評價値來特定發聲輸入 的單字系列的單字系列特定流程。藉由這種機器（動物） 裝置的行動控制方法，機器（動物）裝置就可以特定所輸 入的發聲來作爲最適當的單字系列。 本發明的機器（動物）裝置，爲了解決上述的課題， 而具備了用來控制會朝向自己的學習對象物作出行動的控 制手段。而具備了這種構造的機器（動物）裝置，會朝向 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -8- 581959 A7 ______B7_ 五、發明説明（6 ) 自己的學習對象物作出行動。 本發明的機器（動物）裝置的行動控制方法，爲了解 決上述的課題’自主行動的機器（動物）裝置會控制機器 (動物）裝置的行動而朝向自己的學習對象物做出動作。 藉由這種機器（動物）裝置的行動控制方法，機器（動物 )裝置會朝向自己的學習對象物作出行動。 本發明的機器（動物）裝置，爲了解決上述的課題， 具備有：用來檢測出對象物的感應器、用來評價來自於感 應器的輸入訊號的知覺用評價部、用來管理根據所輸入的 知覺用評價部的評價結果而變化的模擬內部狀態的內部狀 態管理部、及用來記憶對象物與根據對象物所造成的內部 狀態的變化的關係的記憶手段。 具備這種構造的機器（動物）裝置，在檢測出對象物 時，會使根據所檢測出的對象物而造成的上述內部狀態的 變化與上述對象物關聯在一起，且記憶在上述的記憶手段 〇 本發明的機器（動物）裝置的行動控制方法，爲了解 決上述的課題，是具有：用來評價來自於用來檢測出對象 物的感應器的輸入訊號的知覺評價流程、用來管理根據知 覺評價流程的評價結果而變化的模擬內部狀態的內部狀態 管理流程、及將對象物與根據對象物所造成的內部狀態的 變化的關係記憶在記憶手段的記憶流程。藉由這種機器（ 動物）裝置的行動控制方法，機器（動物）裝置，在檢測 出對象物時，會使根據所檢測出的對象物而造成的上述內 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝· 訂 -9 - 581959 A7 ___ B7_ 五、發明説明（7 ) 部狀態的變化與上述對象物關聯在一起，且記憶在上述的 記憶手段。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明的其他目的、利用本發明所得到的具體的優點 ，從以下所說明的實施例說明而更能讓人了解。 【圖面說明】 第1圖是顯示本發明的實施型態的機器（動物）裝置 的外觀構造的立體圖。 第2圖是顯示上述的機器（動物）裝置的迴路構造的 方塊圖。 第3圖是顯示上述的機器（動物）裝置的軟體的方塊 圖。 第4圖是顯示上述的機器（動物）裝置的軟體的中間 介面層的構造的方塊圖。 第5圖是顯示上述的機器（動物）裝置的軟體的應用 層的構造的方塊圖。 第6圖是顯示上述的應用層的行動模式的程序庫的構 造的方塊圖。 第7圖是會成爲用來決定機器（動物）裝置的資訊的 有限機率的行動機器的說明圖。 第8圖是在有限機率行動機器的各節點所準備的狀態 遷移表的顯示圖。 第9圖是顯示會選擇行動的構成部的方塊圖。 第10圖是顯示會藉由其知覺來選擇行動的構成部的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -10- 581959 A7 B7 五、發明説明（8 ) 方塊圖。 第1 1圖是輔助系統的具體例子的顯示圖。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第12圖是顯示用來選擇行動的構造的更具體的構成 部的方塊圖。 第1 3圖是包含於機器（動物）裝置的網路系統的構 造的顯示圖。 第1 4圖是藉由機器（動物）裝置的共同注意，而顯 示直到表示出資訊獲得行動或資訊確認行動的一連串的順 序的流程圖。 第1 5圖A及第1 5圖B是針對由任意的單一顏色所 構成的輸入影像的顏色分段的說明圖。 第1 6圖A及第1 6圖B是針對含有人類的輸入影像 的顏色分段的說明圖。 第17圖是顏色分段的叢集的說明圖。 第18圖A及第18圖B是輸入影像的分類歸納的情 形的顯示圖。 第1 9圖是用顏色分段所切出的外型分析的結果的顯 示圖。 第2 0圖是顯示用來實現發聲辨識的構成部的方塊圖 第2 1圖是未知語輸入用HMM的構成例子的顯示圖 〇 第2 2圖是發聲辨識結果的顯示圖。 第2 3圖是內部狀態的資訊的顯示圖。 第2 4圖是假想的胃與假想的膀胱的關係的顯示圖。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 581959 A7 B7 五、發明説明（9 ) 第2 5圖是顯示學習用記憶體的構造的方塊圖。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第2 6圖是從根據外部刺激、內部狀態所得到的資訊 到利用共同注意來表現出資訊獲得行動或資訊確認行動的 處理的顯示圖。 主要元件對照表 1 :機器（動物）裝置 2 :身體單元 3 :腳部單元 4 :頭部單元

5 :尾巴單元 1 〇 ： C P U 唑濟部曾法时4^73工消費合iiFfi印製 1 1 ： D R A Μ 1 2 :快閃R〇Μ 13: PC卡介面迴路 1 4 :訊號處理迴路 1 5 :內部匯流排 1 6 :控制部 1 7 :電池 1 8 :角速度感應器 1 9 :加速度感應器 2 0 :攝影機 2 1 :觸摸感應器 2 2 :距離感應器 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） 581959 A7 B7 五、發明説明（10) 2 3 :麥克風 2 4 :揚聲器 2 5 :致動器 2 6 :電位器 2 7 :集線器 2 8 :記憶卡 30:設備驅動軟體層 31 :設備驅動軟體集合 3 2 :機器人伺服物件 3 3 :虛擬機器人 34:電力管理裝置 3 5 :設備驅動程式管理裝置 36:完成設計的機器人 37:管理裝置物件 38:物件管理裝置 3 9 :服務管理裝置 4 0 :中間介面層 4 1 :應用層 50〜58:訊號處理模組 5 9 :輸入語意變換模組 6 0 :辨識系統 6 1〜6 7 :訊號處理模組 68:輸出語意變換模組 6 9 :輸入系統 -13- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X 297公釐） 581959 A7 B7 五、發明説明（11 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 7 0 :行動模式程序庫 71:行動切換模組 7 2 :學習模組 7 3 :感情模式 7 4 :本能模式 8 0 :狀態遷移表 101:刺激生成部 1 0 2 :釋放機構 1 0 3 :行動評價部 1 1 1 :知覺部 1 1 5 :輔助系統 1 1 6 :行動選擇部 1 2 2 :顏色知覺部 1 2 3 :形狀知覺部 1 2 4 :接觸知覺部 1 2 5 :聲音知覺部 1 3 0 :感情部 1 3 1、1 3 2 :內部狀態部 1 3 3 :情緖部 1 4 0 :學習用記憶體 1 5 0 :行動生成部 1 6 1 :無線網路卡 1 6 2 :接達點 1 6 3 :工作站 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -14- 581959 A7 B7 五、發明説明（12 ) 1 8 1 :短期用記憶體 1 8 2 :長期用記憶體 1 8 3 :注意對象用記憶體 【發明實施型態】 以下，以圖來詳細說明本發明的實施型態。這個實施 型態是一種會因應周圍環境（或外部刺激）或內部狀態而 作出自主行動的自主型的機器（動物）裝置。 在實施的型態中，首先針對機器（動物）裝置的構造 來加以說明，然後針對機器（動物）裝置的本發明的適用 部分來詳細說明。 (1 )本實施型態的機器（動物）裝置的構造 如第1圖所示，是作成類似狗之類的動物的形狀的寵 物型機器（動物）裝置，在身體單元2的前後左右分別連 結有腳部單元3A、3B、3C、3D，並且在身體單元 2的前端部及後端部分別連結著頭部單元4及尾巴單元5 〇 如第2圖所示，在身體單元2，是收容有控制部1 6 、與作爲機器（動物）裝置1的動力來源的電池1 7。而 該控制部1 6是藉由經由內部匯流排1 5來把CPU (

Central Processing Unit(中央處理單元））1 0、DRAM (Dynamic Random Access Memory (動態隨取記憶體）） 1 1、快閃 R 0 Μ ( Read Only Memory (唯讀記憶體）） 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X29*7公釐） --------裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -15· 581959 A7 ___B7 五、發明説明（13 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 12、PC (個人電腦）卡介面迴路1 3、及訊號處理迴 路1 4互相連接在一起所形成的。而在身體單元2也收容 有用來檢測出機器（動物）裝置1的方向或動作的加速度 的角速度感應器18及加速度感應器19等。 而在頭部單元4則分別在預定的位置配置有：用來拍 攝外部的狀況的C C D ( Charge Coupled Device (電荷耦合 裝置））攝影機2 0、用來檢測出由來自於使用者的撫摸 或敲打的物理性的動作所承受的壓力的觸摸感應器2 1、 用來測定與位於前方的物體之間的距離的距離感應器2 2 、用來收集外部的聲音的麥克風2 3、用來輸出鳴叫聲等 的揚聲器2 4、及相當於機器（動物）裝置1的眼睛的 L E D ( Light Emitting Diode (發光二極體））（沒有圖示 出來）。 並且，在各腳部單元3 A〜3 D的關節部分或各腳部 單元3 A〜3 D及身體單元2的各連結部分、頭部單元4 及身體單元2的連結部分、及尾巴單元2的尾巴5 A的連 結部分等，是分別配置有自由度數的致動器2 5 2 5 n 及電位器2 6 2 6 η。例如，致動器2 5 2 5 n具有 伺服馬達的構造。藉由伺服馬達的驅動，來控制腳部單元 3A〜3D，來遷移到標準的姿勢或動作。 而且，這些角速度感應器1 8、加速度感應器1 9、 觸摸感應器21、距離感應器22、麥克風23、揚聲器 2 4及各電位器2 6 i〜2 6n等各種感應器及L E D及各 致動器2 5:〜2 5n，是分別經由對應的集線器2 7i〜 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐1 ~~ ~ "" 581959 A7 ______B7 _ 五、發明説明（14 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 2 7η而與控制埠1 6的訊號處理迴路1 4連接在一起， c CD攝影機2 〇及電池1 7則是分別直接與訊號處理迴 路1 4連接在一起。 訊號處理迴路1 4，是依序取入從上述各感應器所供 給的感應器資料或影像資料及聲音資料，將這些資料分別 經由內部集線器1 5而依序儲存在D R Α Μ 1 1內的預定 的位置。$藏處理迴路1 4 ’也依序取入表不著從電池 1 7所供給的電池殘餘量的電池殘餘量資料，將其儲存在 DRAM11內的預定位置。 這些儲存在DRAM1 1的各感應器的資料、影像資 料、聲音資料、及電池殘餘量資料會在c p U 1 〇進行機 器（動物）裝置1的動作控制時加以利用。 籲 實際上CPU10，在投入機器（動物）裝置1的電 源初期，是將儲存在裝塡於身體單元2的沒有圖示的p c 記憶卡插槽的記憶卡2 8或快閃唯讀記憶體1 2的控制程 式經由P C卡介面迴路1 3讀出或直接讀出，將其儲存在 D R Α Μ 1 1 〇 經濟部皙慧时4笱0 (工泸f合汴fi印製 CP U 1 〇如上述地會根據藉由訊號處理迴路1 4而 依序儲存到DRAM1 1的各感應器資料、影像資料、聲 音資料、及電池剩餘量資料來判斷自己及周圍的狀況、或 判斷有無來自於使用者的指示及動作。 CPU1 〇會根據其判斷結果及儲存於DRAM1 1 的控制程式來決定下一步的行動，並且藉由根據該決定結 果來驅動所需要的致動器2 5 I〜2 5 π來使頭部單元4上 -17- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 581959 A7 ___B7 _ 五、發明説明（15 ) 下左右晃動，或使尾巴單元5的尾巴5A搖動，或驅動各 腳部單元3 A〜3 D而步行之類的動作。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 此時CPU10，會因應需要而生成聲音資料，藉由 讓這些訊號經由訊號處理迴路1 4作爲聲音訊號加到揚聲 器2 4而根據該聲音訊號而把聲音輸出到外部，而使上述 的L E D亮、滅、或閃爍。 在這種機器（動物）裝置1 ，是作成會因應自己及周 圍的狀況或因應來自於使用者的指示或動作而作出自主行 動。 (2 )控制程式的軟體的結構 機器（動物）裝置1的上述的控制程式的軟體的結構 ，如第3圖所示。在第3圖中，設備驅動程式層3 0是位 於控制程式的最下面的位置層，是由以複數的設備驅動程 式所構成的設備驅動程式集合3 1所構成。在這種情況， 各設備驅動程式就是一種可允許直接接達到在C C D攝影 機2 0 (第2圖）或計時器等平常的電腦的硬體的物件， 是可接受來自於所對應的硬體的工作要求來進行處理。 機器人的伺服物件3 2是位在設備驅動程式層3 0的 最下面的位置層，是由：以要提供用來接達到例如上述的 各種感應器或致動器2 5 2 5η等的硬體的介面的軟體 群所構成的虛擬機器人3 3、以用來管理電源的切換等的 軟體群所構成的電力管理裝置3 4、以用來管理其他各種 設備驅動程式的軟體群所構成的設備驅動程式管理裝置 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -18- 581959 A7 B7 五、發明説明（16) 群 體 軟 I 的 構 機 的 1± 置 裝 物 33 /IV 器 機 mil 理 管 來 用 以 及 所構成的完成設計的機器人3 6所構成。 管理裝置物件3 7是由：物件管理裝置3 8及服務管 理裝置3 9所構成。物件管理裝置3 8是甩來管理包含於 機器人的伺服物件3 2、中間介面層4 0、及應用層4 1 的各軟體群的啓動或結束的軟體群；服務管理裝置3 9則 是根據記述在儲存於記憶卡2 8 (第2圖）的連接檔案的 各物件之間的連接資訊來管理各物件的連接的軟體群。 中間介面層4 0，是位在機器人的伺服物件3 2的上 面的位置層，是由用來提供影像處理或聲音處理等的機器 (動物）裝置1的基本機能的軟體群所構成。而應用層 4 1是位在中間介面層4 0的上面的位置，是由根據以構 成該中間介面層4 0的各軟體群所處理的處理結果而用來 決定機器（動物）裝置1的行動的軟體群所構成。而在第 4圖分別顯示中間介面層4 0及應用層4 1的具體的軟體 結構。 中間介面層40，如第4圖所示，是由：具有：噪音 檢測用、溫度檢測用、亮度檢測用、音階檢測用、距離檢 測用、姿勢檢測用、觸摸感應器用、動態檢測用及顏色辨 識用的各種訊號處理模組5 0〜5 8及輸入語義變換模組 5 9等的辨識系統6 0、及具有：輸出語義變換模組6 8 及姿勢管理用、追東西用、動作播放用、步行用、倒下回 復用、L ED點燈用及聲音播放用的各訊號處理模組6 1 〜6 7等的輸出系統6 9所構成。 -19· (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 581959 A7 _____B7_ 五、發明説明（17 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 辨識系統6 0的各訊號處理模組5 〇〜5 8，是藉由 機器人的伺服物件3 2的虛擬機器人3 3來將從DRAM 1 1 (第2圖）讀出的各感應器資訊或影像資訊及聲音資 訊中所對應的資料取入，根據該資料而實施預定的處理， 將處理結果傳到輸入語義變換模組5 9。而例如，虛擬機 器人3 3就會藉由預定的通訊規章而構成了訊號的傳授或 進行變換的部分。 輸入語義變換模組5 9，根據從這些各訊號處理模組 5 0〜5 8所給予的處理結果，就可以辨識出「吵雜」、 「很熱」、「很亮」、「檢測到球」、「檢測出倒下了」 、「被撫摸了」、「被敲了」、「聽到音階了」、「檢測 出在動的物體」、或「檢測出障礙物」等自己及周圍的狀 況、或辨識出來自於使用者的指令或動作，將辨識結果輸 出到應用層4 1 (第2圖）。 應用層41 ，如第5圖所示，是由：行動模式程序庫 7 0、行動切換模組7 1、學習模組7 2、感情模式7 3 及本能模式7 4這五種模組所構成。 行動模式程序庫7 0，如第6圖所示是分別對應到幾 個預先選擇好的條件項目像：「電池的殘餘量變少時」、 「倒下要回復時」、「要迴避障礙物時」、「表現出感情 時」、「檢測出球時」等，設置有各自獨立的行動模式 7 0 1 〜7 0 η 〇 這些行動模式7 〇1〜7 On，當給予了分別來自於輸 入語義變換模組5 9的辨識結果時，或當從給予了最後的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ - 581959 A7 B7 五、發明説明（18 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 辨識結果又經過一定的時間時，會一邊參照因應需要如後 述的保持於感情模式7 3的所對應的情緖的參數値或保持 在本能模式7 4的需求的參數値而一邊分別決定接下來的 行動，將決定結果輸出到行動切換模組7 1。 在這個實施型態的情況，各行動模式7 0 i〜7 0 n， 作爲用來決定接下來的行動手法，是使用一種稱作有限機 率自動機器的演算法，如第7圖所示，可以機率性的根據 分別設定在連接於各節點NOD Ε〇〜NOD Εη之間的 ARCi-ARCn的遷移機率Pi-Pn來決定從一個節點 (狀態）NODE。〜N〇DEn遷移到另一個NODEo 〜N〇D Ε η 〇 具體來看，各行動模式7 0 7 On，是分別對應到 分別形成自己的行動模式7 0 7 On的節點NOD E〇 〜NODEn，這些節點NODEo〜NODEn是具有如 第8圖所示的狀態遷移表8 0。 在這個狀態遷移表8 0中，在這個節點NOD E〇〜 N 0 D E n作爲遷移條件的輸入事件（辨識結果）是優先順 序地列記在輸入事件名稱之列，而遷移條件的其他條件則 記述在對應資料名稱及資料範圍之列的行項。 於是，在第8圖的狀態遷移表8 0所表示的節點 NOD E1QQ，在給予「檢測出球」這樣的辨識結果時， 與該辨識結果一起所給予的球的大小在0〜1 0 0 0的範 圍、及在給予「檢測出障礙物」這樣的辨識結果時，與該 辨識結果一起所給予的到障礙物的距離是在0〜1 0 0的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 581959 A7 B7 五、發明説明（19 ) 範圍，這兩者會成爲用來遷移到其他的節點的條件。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在這個節點N〇D E i 〇 〇，即使在沒有輸入辨識結果 的情況，在分別保持在讓行動模式7 0 i〜7 Ο η週期性的 參照的感情模式7 3及本能模式7 4的各情緒及各需求的 參數値中，當保持在感情模式7 3的「高興」、「驚嚇」 、或「悲傷」的任何一種參數値在「5 0〜1 0 0」的範 圍時，也可以遷移到其他的節點。 在狀態遷移表8 0，在「向其他的節點的遷移機率」 的欄位的「要遷移的節點」的行項列記有可以從Ν〇D Ε 〇 〜NOD Εη遷移過去的節點名稱，並且當記述在「輸入事 件名稱」、「資料値」、及「資料的範圍」的行列的全部 條件齊全時可以遷移的朝向其他各節點Ν 0 D Ε 〇〜 NOD Ε η的遷移機率是分別被記述在「朝向其他節點的遷 移機率」的欄位內的對應的處所，在遷移到節點Ν〇D Ε 〇 〜NOD Εη時要輸出的行動則被記述在「朝其他節點的遷 移機率」的欄位的「輸出行動」的行項。而「朝向其他節 點的遷移機率」的欄位的各行項的機率的和爲100% 。 因此，在第8圖中的狀態遷移表8 0中所表示的節點 Ν〇D E i 〇 〇，例如在給予「檢測出球」且球的大小在「 0〜1 0 0 0」的範圍這樣的辨識結果時，會以「3 0% 」的機率遷移到「節點NODEiso」，而此時就會輸出 「動作1」的行動。 各行動模式7 0 :〜7 〇n，是分別由記述在狀態遷移 表8 0的幾個節點NOD E〇〜NOD En連結起來所構成 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -22- 581959 A7 B7 五、發明説明（20 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ，.當從輸入語義變換模組5 9給予辨識結果時，是利用對 應的節點NOD E〇〜NOD En的狀態遷移表而機率性的 決定接下來的動作，而將決定結果輸出到行動切換模組 7 1。 第5圖所示的行動切換模組7 1，是從行動模式程序 庫7 0的各行動模式7 0 7 On分別所輸出的行動之中 ，選擇從本來優先順序較高的行動模式7 0 7 0 n所輸 出的行動，而將要實行該動作的指令（以下稱之爲行動指 令）送到中間介面層4 0的輸出語義變換模組6 8。而在 這個實施型態，越向標記在第6圖下側的行動模式7 0 i〜 7 〇 n其優先順序就設得越高。 而行動切換模組7 1，在行動結束之後根據從輸出語 義變換模組6 8所給予的行動結束資訊，來把動作已結束 的情形通知到學習模組7 2、感情模式7 3、及本能模式 7 4° 另一方面，學習模組7 2，在從輸入語義變換模組 59所給予的辨識結果之中，輸入了像「被敲打」、「被 撫摸」.等所受到的來自於使用者的動作的示範的辨識結果 而且，學習模組7 2，根據來自於其辨識結果及行動 切換模組71的通知，當「被敲打（斥責）」時其動作的 出現機率就會降低，當「被撫摸（嘉獎）」時其動作的出 現機率就會上升，會讓行動模式程序庫7 0的對應的行動 模式7 0 7 On的對應的遷移機率改變。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐） -23- 581959 A7 B7 五、發明説明（21 ) 另一方面，感情模式7 3，針對「高興」、「悲傷」 、「生氣」、「驚嚇」、「討厭」、及「恐怖」合計六種 的情緖，保持有表示每種情緖的強度的參數。而且感情模 組7 3是根據分別從輸入語義變換模組5 9所給予的「被 敲打」、及「被撫摸」等的特定的辨識結果、經過時間、 及來自於行動切換模組7 1的通知等而週期性的更新各情 緖的參數値。 具體來說，感情模組7 3，是將根據從輸入語義變換 模組5 9所給予的辨識結果、此時機器（動物）裝置1的 動作、自前次更新了的經過時間等且藉由預定的算式所算 出的此時的情緖的變動量當作△ E〔 t〕，將現在的情緒 的參數値當作E〔 t〕，將用來表示情緒的靈敏度的係數 當作k e，藉由（1 )式來算出下一個週期其情緖參數値 E [ t + 1 )，將其置換成現在的情緒參數値E〔t〕而 更新其情緖的參數値。而感情模式7 3與這個動作同樣地 來更新全部的參數値。 E Ct + 1] = E [t] + kexAE [t] ...... (1) 從各辨識結果或輸出語義變換模組6 8的通知對各情 緖參數値的變動量ΔΕ〔 t〕有多少影響是預先就決定好 的，例如「被敲打」的辨識結果是對「生氣」的情緒的參 數値的變動量ΛΕ〔 t〕有很大的影響’ 「被撫摸」的辨 識結果是對「高興」的情緖的參數値的變動量ΛΕ〔 t〕 有很大的影響。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -24- 裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 581959 A7 B7 五、發明説明（22 ) 在這裡的來自於輸出語義變換模組6 8的通知，就是 所謂的動作的回饋資訊（動作結束的資訊），是動作出現 結果的資訊，感情模式7 3也會藉由這種資訊而使感情變 化。例如，藉由「吠叫」這樣的行動而讓生氣的感情程度 降低。來自於輸出語義變換模組6 8的通知，也會輸入到 上述的學習模組7 2，而學習模組7 2根據其通知而會變 更行動模式7 0 7 〇n的對應遷移機率。 而行動結果的回饋也可以是藉由行動切換調變裝置 7 1的輸出（附加感情的動作）所進行。 另一方面，本能模式7 4，針對「運動慾」、「愛情 慾」、「食慾」、及「好奇心」的互相獨立的四種需求， 保持有表示每種需求的強度的參數。而且本能模組7 4是 根據分別從輸入語義變換模組5 9所給予的辨識結果、經 過時間、及來自於行動切換模組7 1的通知等而週期性的 更新各需求的參數値。 具體來說，本能模組7 4，是針對「運動慾」、「愛 情慾」、及「好奇心」，是將根據辨識結果、經過時間、 及從輸出語義變換模組6 8的通知等所算出的此時的需求 的變動量當作ΛΙ 〔k〕，將現在的需求的參數値當作 Ϊ 〔k〕，將用來表示需求的靈敏度的係數當作ki，以預 定週期而用（2 )式來算出下一個週期其需求參數値I 〔 k + Ι〕，將其演算結果置換成現在的需求參數値I 〔k 〕而更新其需求的參數値。而本能模式7 4與這個動作同 樣地除了「食慾」之外來更新各個的參數値。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -25- 裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 581959 A7 __B7_ 五、發明説明（23 ) I C k + 1 ] = I C k ] + k i χ Δ I C k ] ...... (2) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 從辨識結果及輸出語義變換模組6 8的通知對各需求 參數値的變動量ΔΙ 〔k〕有多少影響是預先就決定好的 ，例如來自於輸出語義變換模組6 8的通知是對「疲勞」 的參數値的變動量ΛΙ 〔 k〕有很大的影響。 在本發明的實施型態中，各情緖及各需求（本能）的 參數値是被限制分別在0〜1 0 0的範圍變動，而每種情 緖及每種需求的係數、ki的値也是個別設定。 另一方面，中間介面層4 0的輸出語義變換模組6 8 ，如第4圖所示，是將來自於上述的應用層4 1的行動切 換模組7 1所給予的「前進」、「高興」、「鳴叫」、或 「追東西（追球）」這樣的抽象的行動指令給予到輸出系 統6 9的對應的訊號處理模組6 1〜6 7。 而這些訊號處理模組6 1〜6 7，在被給予了行動指 令之後，會根據該行動指令，會生成要給予到要進行該動 作所對應的致動器2 5 !〜2 5 n (第2圖）的伺服指令値 、或要給予到從揚聲器2 4 (第2圖）輸出的聲音的聲音 資料、及要給予到「眼睛」的L ED的驅動資料，是將這 些資料依序經由機器人的伺服物件3 2的虛擬機器人3 3 及訊號處理迴路14(第2圖）而依序傳送到對應的致動 器2 5^〜2 5^或揚聲器2 4或LED。 在這種機器（動物）裝置1，會根據控制程式，而作 成可對應自己（內部）及周圍（外部）的狀況、或來自於 ^纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ~ 581959 A7 ____B7_ 五、發明説明（24 ) 使用者的指令及動作來進行自主行動。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) (3 )本發明的機器（動物）裝置的適用原理 在這裡所說明的技術，是讓本發明適用於機器（動物 )裝置的原理技術。 (3 — 1 )系統構造的槪要 首先來說明用來實現情緖相關符號的獲得（ Emotionally Grounded Symbol Acquisition)的系統構造的槪 要。 首先先提出以下的問題，要以適用於本發明的系統來 解決這些問題，才可以實現以往沒有實現的模擬生命（ life — like)的機器（動物）裝置。 (Re q — 1 )如何將言語獲得行動埋入到機器（動 物）裝置1的自主行動系統。 (R e q — 2 )如何構成情緒相關符號（Emotionally Grounded Symbol ) 0 (R e d — 3 )要將實際的世界上的認識對象物作如 何的分類。 (Re q — 4)機器（動物）裝置1與人之間要如何 對相同的對象物給予注意。也就是要如何解決共同注意（ Shared Attention)的問題。 先提起以上所述的問題。首先，對於（R e q — 1 ) ，是以將根據動物fj動學的模式（Ethological Model)的自 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X：297公釐） -27- 581959 A7 _B7 五、發明説明（25 ) 主行動的生成與物理相關符號的獲得（Physically Grounded Symbol Acquisition)的方法整合在一起來解決。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 根據動物行動學的模式（Ethological Model)的自主行 動的生成，則是例如在Arkin這些人的報告中（Arkin，R . C，Fujita，Μ，Takagi，T，and Hasegawa，R . Ethological Model，submitted to ICRA-2001 ，以下稱作文獻 6 )或

Bates 的報告（Bates ，J .The nature of character in interactive worlds and the oz project . Technical Report CMU-CS-92-200，Carnegie Mellon University，Oct · 1992，以下稱 作文獻6。）所提倡的技術。 而物理相關符號的獲得（Physically Grounded Symbol 八〇911丨5出011)的方法，則例如在上述的文獻1、文獻2、文 獻3中所提倡的技術。 特別是要將作爲用來滿足關於一種自主行動的資訊的 飢餓感的資訊獲得行動加以定義，來作爲與吃食物的行動 相同的輔助系統，來實現將資訊稱作「吃東西」的資訊獲 得行動。而作爲獲得對象的資訊爲對象物的名稱或意義。 在這裡的輔助系統，是一種用來限定機器（動物）裝 置1的行動的系統，機器（動物）裝置1是因應動作的種 類而有複數種類的輔助系統。而且輔助系統主要是由知覺 或內部狀態來決定的。 而關於上述的（Re q — 2)的情緒相關符號（ Emotionally Grounded Symbol)，是藉由將生成這些行動的 動機的內部狀態的變化與此時的輸入、行動加以相關連處 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29*7公釐） -28 - 581959 A7 B7 五、發明説明（26 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 理來解決。具體來說，並不是在有受到輸入時的內部狀態 ，而是藉由有關對於輸入而造成的內部狀態的變化，而就 可以讓對象物的個體的意義與滿足其內部狀態時所勾起的 情緖具有相關性。 而關於（Req — 3)，是以認知來分類對象物，藉 由使用作爲認知檢測出顏色等的分類器的統計方面的模式 等，而適當地將實際世界的認識對象物予以分類。 例如，在建構於電腦內的虛擬世界中所提出的El-Nasr 這些人的報告（El-Nasr，Μ，Loeger，T，and Yen，J， PETEEI : A Pet with Evolving Emotionally Intelligence ,in proceedings of International Conference on Autonomous Agents ,2000，以下稱作文獻8 )中所提倡的觀念與 Synthesis Creatur的不相同的地方在於，機器（動物）裝置 必須要能夠在實際的世界行動。在實際的世界的物體，顏 色或形狀這樣的東西是連續地分布在各自的特徵空間。而 且，光只是看而不是先將其程式化的話並無法了解它在現 實上具有什麼意義。因此，關於上述的（Re ^一 3)， 是用作爲認知的分類器的統計方面的模式等來解決。 關於上述（Re q — 4)的共同注意的問題，在動物 行動學方面的模式的行動選擇之中，是以進行注意於對象 物的行動，而利用這個部分以自然的方式來實行的方式來 解決。 在實際的世界中在符號獲得（Symbol Acquisition )的 重要的機能有稱作共同注意（Shared Attention)或（Joint 本紙張尺度適财關家標準（CNS ) Α4· ( 210X297公慶) ~ ' 581959 Α7 ____Β7 五、發明説明（27 )

Attention)的名詞。在 Bruner 的報告（Bruner，J.Learning how to do things with words , in J . Bruner and A.Garton (Eds.)Human growth and development ， Wolfson College Lectures, Claredon Press，1978，以下稱作文獻 9。），共同 注意（Shared Attention )在認知心理學等中指出在幼兒的 學習過程中是非常重要的動作。例如，藉由讓幼兒自然地 看所指向的方向或視線的方向，教導方面與受教方面會有 相同的注意對象物，是這樣的能力。 在動物行動學方面的模式的行動選擇之中，是以進行 注意於對象物的行動，而利用這個部分以自然的方式來將 這種共同注意加入到自主行動之中。 以下，首先簡單地說明關於考慮到動物行動學的硏究 的行動控制。例如，作爲動物行動學的動作控制的技術， 如上述的文獻6中所舉出的。 並且敘述有關於構造全體如何將資訊獲得行動整合到 自主型的機器（動物）裝置1的軟體，且針對關於共同注 意的解決方法來加以說明。 £ •Μ % (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) (3 — 2 )外來刺激與內部狀態的相關連（Fusion of External Stimuli and Internal Variables ) 動物行動學的模式的重要處在於，其行動是藉由內部 狀態與外來刺激兩者所選擇的，且來自於內部狀態的刺激 與來自於外部的知覺刺激是分別加以評價，在行動評價値 生成時使之相關聯。藉此，就可以生成讓內部狀態在某範 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -30· 581959 A7 _____B7_ 五、發明説明（28 ) 圍內的動態平衡行動。動態平衡行動則是會讓內部狀態保 持在一定的情況的行動。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在第9圖是顯示用來獨立評價相對某行動所對應的內 部狀態與外來刺激的構造。而在第1 0圖，是用來實現動 態平衡行動的構造，具體來說，該行動是有系統的構成， 從外部環境得到外來刺激，顯示著用來選擇將內部狀態保 持成一定的狀態的構造。 在第9圖，以攝食行動爲例來說明。刺激生成部 1 0 1會由空腹程度等的內部狀態來評價出攝食行動的刺 激値來輸出。另一方面，釋放機構1 0 2會評價關於攝食 行動的外來刺激，例如有食物的話會評價其攝食行動的知 覺訊號而輸出。而且會獨立評價刺激値或釋放訊號或知覺 訊號。 在行動評價部1 0 3，是用來評價刺激値或釋放訊號 ，將行動的評價値輸出成行動評價値。有複數的這種行動 ，則分別獨立的計算成行動評價値，將其輸出到後述的行 動選擇部。在行動選擇部選擇出給予最高評價的行動來實 行其行動。 當在刺激生成部101其內部狀態偏離適當的範圍時 ，藉由定義成會進行可讓其回到原來的範圍的行動，其行 動的對象物存在於外界的話則會實現去獲得它這樣的一般 的行動定義，藉此則可以實現動態平衡行動。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -31 - 581959 A7 _B7__ 五、發明説明（29 ) (3 — 3 )情緒相關符號獲得的建構（Emotionally Grounded Symbol Acquisition Architecture ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 藉由情緖相關符號的獲得（Emotionally Grounded Symbol Acquisition )，而實現了作爲自主行動的其中一部 分的對未知對象物的資訊獲得行動。情緖相關符號的獲得 (Emotionally Grounded Symbol Acquisition)實現自主行動 的一部分的構造，例如如第1 2圖所示的構造。其系統建 構的關鍵點如下。 (i )可判別是未知輸入或已知輸入的各通道的分類 器。 (i i )以內部狀態的變化時序來記憶各通道的分類 結果的聯想記憶。 (i i i )利用內部狀態與外部刺激的動物行動學的 模式來進行整合。 以上是系統建構的關鍵點。外部剌激是已知的刺激的 話，則是利用平常的動物行動學模式來進行以動態平衡行 動作爲基本的自主行動。 在適用本發明的情緖相關符號獲得（Emotionally Grounded Symbol Acquisition)，會記憶住其對象物對什麼 內部狀態較重要，在這方面，是與平常的物理相關符號獲 得（Physically Grounded Symbol Acquisition)有很大的不同 ο 而在情緒相關符號獲得（Emotionally Grounded Symbol Acquisition)，是把情緒相關（Emotionally Grounded)資訊 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（210Χ297公釐） -32 - 581959 A7 ___B7 _ 五、發明説明（30 ) 關聯到對象物，藉由把情緖與對象物建立相關性，即使對 新的對象，以可以釋放機構來評價要進行怎麼樣的行動。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 而藉由具有內部狀態的變化與對象物的關係的聯想記 憶’當有學習輸入的提示時，則輸出由聯想記憶記憶成二 次情緒的內部狀態的變化，藉此而可以生成二次情緖。例 如，做出高興或恐怖等的情緒。 藉此，對應看到對象物等動作，會做出作爲情緖表現 行動的表情，或對行動選擇造成影響，可以使其動作產生 變化。 (3 — 4 )資訊獲得行動 爲了實現作爲自主行動的一部分的資訊獲得行動，作 爲顯示內部狀態的模式，而定義了具有與作爲內部狀態的 因子的資訊獲得需求相關的變數（以下稱作資訊獲得變數 )的輔助系統（以下稱作資訊獲得行動輔助系統）。 例如，資訊獲得行動輔助系統，其資訊獲得變數是定 義成一種內部模式，該內部模式其聯想記憶會在對未知輸 入進行學習的情況增加且與時間一同減少。這種資訊獲得 行動輔助系統，當資訊獲得變數成爲缺乏狀態的話，就會 對資訊獲得行動生成刺激。 在這種情況，釋放機構當輸入的訊號是未知的時候就 會生成釋放訊號。藉此，與吃食物的動作相同，會將獲得 資訊的行動生成作爲內部狀態與外部刺激的相關聯。 作爲典型的表現出資訊獲得行動的行動，資訊獲得需 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS ) A4規格（210X297公釐） Γ7" 一 581959 A7 B7 五、發明説明（31 ) 求變大的話，會產生找尋未知的物體的行動，例如會採取 像這是什麼這樣的質問行動。一般來說這樣的行動是形成 在使用者之間的對話。 藉由建構這樣的系統，利用以好奇心爲基礎的對話來 實現資訊獲得，就可以讓這種資訊獲得行動自然地加入到 自主行動之中。也就是說，在機器（動物）裝置1實現了 作爲自主行動的互動的新要素的資訊獲得行動。 (3 — 5)共同注意（Shared Attention ) 將共同注意當作自然的形式加入到系統之中。在系統 構造中，則根據共同注意如下述來實行資訊獲得的行動。 藉由如上述的內部狀態與外部刺激的相關而用行動選 擇部（Action selection) 11 6來選擇資訊獲得行動。 釋放機構（Release Mechanism) 1 0 2是讓成爲放出釋 放訊號的起因的對象物用來進行資訊獲得的目標。而由於 內部狀態的飢餓感而選擇其行動的話，而進行探索，作爲 其結果，對象物會成爲資訊獲得行動的目標。用來進行這 種資訊獲得的目標則會成爲共同注意的目標。 以機器（動物）裝置爲中心的情況，也就是說，在由 內部狀態的飢餓感所引起的資訊獲得行動的情況，機器（ 動物）裝置1 ，會接近其目標物，藉由用手指指出，以「 這是什麼」這樣的質問讓人類的注意放在該對象物，而達 成共同注意。 另一方面，在使用者握有主導權的情況，也就是說， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X：297公釐） --------^-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂 .Ρ -34- 581959 A7 __B7 五、發明説明（32 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在特定了以釋放機構1 0 2所釋放出的釋放訊號作爲主要 要素的目標物的情況，之前的機器（動物）裝置1，藉由 聲音或移動對象物，讓其注意到使用者。對應於此，設想 使用者例如一邊以手指指向目標物一邊問「這是什麼」， 而在機器（動物）裝置1 ，在藉由用手指出或質問的方式 來選擇行動獲得行動的情況，會把以手指指出的東西特定 作爲其對象物。藉此，即使在使用者握有主導權的情況， 也可達成對同樣的對象物的共同注意。 在本發明中，會對內部狀態想要的東西或外部刺激很 強的東西造成注意而作爲一般的想法的一部分，將這種共 同注意取入到系統內。 (3 — 5 )內部狀態變化與情緒（INTERNAL VARIABLES AND EMOTIONS ) 如第1 2圖所示，感情部（Emotion part) 1 3 0，大 體上來劃分，是由知覺用內部狀態部1 3 1、內部狀態部 1 3 2及情緒部1 3 3所構成。 第一個的內部狀態部1 3 2，是用來管理內部狀態的 動態系統的部分。在這裡的內部狀態，是模擬地以變數存 在有如後述的營養素、水分、疲勞、好奇心等（第2 3圖 )。而這些內部狀態除了上述的狀態之外，也有生物或動 物所表現出來的其他狀態。內部狀態部1 3 2，是把其個 體保持監控在所需要的狀態，檢測出是否脫離正常的數値 。並且內部狀態部1 3 2，爲了將其內部狀態保持在一定 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ~ ' 581959 A7 __B7 _ 五、發明説明（33 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 的狀態，是用來把爲了保持內部狀態而要進行必須的行動 的訊號送到爲了保持恆常性而採取必要的行動的刺激生成 部的部分。 第二個的知覺用內部狀態部1 3 1 ，是用來解析來自 於內部感應器或外部感應器的輸入，且將解析結果輸入到 內部狀態管理部的部分。在這裡的感應器訊號解析動作， 如果是原來的動物的話，就是從血液中的糖分的比率等檢 測出的關於吃的資訊或關於疲勞的資訊等。在機器（動物 )裝置1中，就是進行電池殘量解析等，在機器（動物） 裝置1中，是有設定模擬的食慾等，是藉由進行適當的行 動而作出用來將內部狀態保持在一定的狀態的輸入訊號。 第三個的情緒部1 3 3，是用來生成由於內部狀態的 變化而生成好、不好的感覺而對應產生高興、生氣的情緒 的部分。這個情緒部1 3 3也被稱爲二次情緒，藉由滿足 內部情緒（這裡稱做一次情緒）的情況來產生好、不好的 感覺訊號。且在情緒部1 3 3中，由好、不好的感覺訊號 與覺醒度、確信度等而生成了高興、悲傷、憤怒等的情緒 。二次情緒，則是用來表現出情緒的動作，是利用例如臉 的表情生成、或對應的L E D的光模式的生成等。 這個內部狀態的變化，如第1 2圖所示，是使用在學 習用記憶體1 4 0的學習動態。換言之，學習的動作是在 內部狀態有很大的變化時進行的。而內部狀態與情緖狀態 分別輸入到行動生成部的刺激生成部，是利用作爲各自的 行動動機的起因。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ~ 581959 A7 B7 五、發明説明（34 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) (3 - 6 )未矢口朿(I 激的矢口覺(PERCEPTION FOR UNKNOW STIMULI) 在實際上在開發機器（動物）裝置1的過程中「辨識 」是很大的課題。在實際的環境下的辨識，是要將以各種 因素而改變的輸入當作已經學習過的資訊、或是判斷誠心 的刺激，會有這樣的問題產生。 近年來，在這種辨識的領域得到有很大成果的手法， 是統計學模式辨識（Statistical (or probabilistic ) Pattern Classification)。是把分布在特徵空間的輸入樣本處理當作 把風險函數最小化的統計學的問題，是求取其參數的辨識 手法。後述的作爲發聲辨識的現在的主流的Hidden — Markov — Model (以下稱作HMM)也是這個範疇的辨識手 法，即使在影像辨識也是代表的辨識手法。 在本系統中，是要用這個統計學模式辨識手法來判斷 輸入是未知的物件或是已知的物件。 在統計學的模式辨識中，是給予這個物件是否是其原 型的機率或似然度，用這個機率或似然度’來進行物件是 未知的刺激或是已知的刺激的識別。並且’即使在某一個 感應頻道的特徵空間的距離很近’而很難僅以這個頻道來 進行判別的情況，且使用其他頻道的情況’則觀測優先順 序的差別，也可以進行原本的空間的識別參數的調節。

(3 — 7 )用來記憶感情的學習用記憶體（ASSOCIATIVE 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐） _ 37 _ 581959 A7 B7 五、發明説明（35 ) MEMORY WITH EMOTIONS) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 學習用記憶體，是藉由各知覺用頻道的輸出而用來將 內部狀態產生變化的情形當作觸發器來進行學習的構造。 這裡所說的學習，具體來說，是用來將作成觸發器的內部 狀態的變化、與使內部狀態變化也就是對內部狀態造成影 響的對象物聯想記憶在一起。 在這裡的內部狀態的變化，例如上述的「（ 3 — 5 ) 內部狀態變化與情緒」所述，是以在感應訊號解析中實際 可感應的量（在關節所消耗的能源）、及模擬感應的量（ 檢測出對模擬的食物作出吃的動作等）爲根據所產生的。 而在關節所消耗的電流例如是以動作的次數等來決定，所 以構成了「疲勞」的主要要素。 而聯想的動作，是將從知覺頻道所傳送過去的原型的 號碼與屬於該原型的機率或似然度作爲根據，來學習同時 產生的事情現象的關聯性。在這裡的事情現象中，也包含 了對於經由行動生成所輸送過去的對象物的名稱等的所謂 的物理相關符號，這也可以作爲學習來獲得。 並且，可同時聯想記憶到觸發器所構成的內部狀態的 變化與該對該對象物進行的行動。藉此，無論對對象物採 取何種行動，都會記憶起產生怎麼樣的內部狀態的變化。 這種學習會成爲情緒相關符號的獲得。 雖然這裡的情緒是稱作用來直接讓內部狀態變化的一 次情緒，而由於藉由一次情緒的變化可以產生二次情緖’ 所以是也與恐怖等情緒相關的符號。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -38- 581959 A7 ___ B7_ 五、發明説明（36 )

(3 — 8 ) 輔助系統及行動 （SUBSYSTEMS AND (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) BEHAVIORS ) 行動是根據如第1 0圖所示的作成可分類的複數的行 動群的輔助系統1 1 5i〜l 1 5η所控制著。輔助系統 1 1 5i〜l 1 5η，是用階層的構造且具有樹狀的構造， 最上層是實際的輔助系統。 例如，在上述的文獻6中，由Arkin等人所報告的動物 行爲學的硏究，是列舉了可充分作爲canny behavior的輔助 系統。在文獻6所報告的技術的特徵，是把輔助系統的其 中一種的攝食行動定義成攝食資訊這樣的行動。例如，把 攝食行動這樣的輔助系統定義成攝食食物（電力）這樣的 行動。藉此，理想的把電池殘量當作內部狀態，而產生要 把它保持在某一範圍內的行動。電池殘量變少的話，就可 能產生要生成充電場所的探索、充電慾望、或自動充電這 樣的行動的刺激。 在本系統中，是把這樣的想法導入到資訊獲得的步驟 中，作爲內部狀態的項目設置了對應於「新資訊的學習量 」的構造，定義了會由於時間等因子的減少的內部狀態的 動態系統。而且，在這樣的內部狀態的動態系統中，會有 與電池量的情形同樣的產生因應「學習量」的行動。例如 ，機器（動物）裝置1會爲了讓「學習量」保持在某範圍 內而行動，而「學習量」減少的話爲了要獲得新的資訊， 會進行未知對象物的探索，而未知對象物存在作爲外部刺 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） •39- 581959 A7 ___B7_ 五、發明説明（37 ) 激的話，就會接近它，會進行用手指指出且問「這是什麼 」這樣的行動，或產生以聯想記憶來學習人發聲的名稱這 樣的行動。在這裡的學習量是例如，是因應其學習對象物 的特徵所決定的，或學習量是經由時間改變而減少的變化 量。 學習對象物的名稱也可以定義該動作是對內部狀態有 什麼意義。對其對象物嘗試某種行動，當內部狀態變化時 來聯想學習其行動與內部狀態的變化，可以讓這樣的動作 實現。 (4)對實際的機器（動物）裝置的適用 (4— 1 )四足步行型機器（動物）裝置的構造（Enhanced Four-legged Robot Platform) 接下來針對安裝了上述的系統的四足步行型的機器（ 動物）裝置1來加以說明。 第1 3圖是顯示了構成機器（動物）裝置1所具備的 網路系統的一個例子。 在這個網路系統中，機器（動物）裝置1 ，是藉由使 用無線網路卡（wirelessLANcard) 1 6 1，用 T C P/ I P (Transmission Control Protocol /Internet Protocol)的 網路協議而連接在網路。 機器（動物）裝置1，是具備有例如具有MIPS R4XXX的約1 OOMI PS的特性的CPU與1 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） An (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝· 訂 i·線 581959 A7 B7 五、發明説明（38 ) M B的主記憶體。且這個機器（動物）裝置1是具備有： 用來實行作爲輸出的主要行動（基本姿勢的改變、去找東 西、去追東西、把東西關上、去踢東西、吃東西、等等） 的軟體、及將發聲記號列作爲輸入的發聲物件。機器（動 物）裝置1也準備有使用對應於眼睛的L ED來作出種種 表情的指令。 在這種機器（動物）裝置1中，是建構了如上述的系 統，機器（動物）裝置1，例如會表現出做爲自主行動的 一部分的資訊獲得行動。 藉由連接著機器（動物）裝置1的網路系統，即使在 工作站1 6 3上也可以進行與機器（動物）裝置1相同的 處理。例如，藉此，在工作站1 6 3上，可以進行機器（ 動物）裝置1的動作確認。在工作站1 6 3上進行處理的 情況如下所述。 機器（動物）裝置1，其輸入動作是捕捉住影像訊號 ’藉由無線網路卡16 1，經由無線網路（wireless LAN) 將影像傳到接達點1 6 2。而影像則從接達點1 6 2經由 以太網路（Ethernet)而被轉送到工作站1 6 3。 而與要將影像從機器（動物）裝置1轉送到工作站 1 6 3的情況同樣的，機器（動物）裝置1的關節角度檢 測資訊、或觸摸感應器、加速度感應器等的感應器檢測資 訊會被轉送到工作站1 6 3。而例如，像這樣在工作站 1 S 3進行處理的情況，關於聲音的部分如果不使用機器 (動物）裝置1的麥克風，也可以用工作站1 6 3的麥克 本紙張尺度適财關家轉（CNS ) A4· ( 21GX297公釐） -41 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 581959 A7 __B7 _ 五、發明説明（39 ) 風來輸入。 在工作站1 6 3上，是使用上述的影像等的輸入訊號 來實行上述的知覺、內部狀態變化的評價、行爲輔助系統 、行動選擇等動作。這些機能，是藉由安裝在Linux上的 〇P E N — R ( SONY公司所提供的系統）而在工作站上也 設計了與機器（動物）裝置內相同的〇P EN — R物件， 藉由在網路上自由結合來實現這些動作。例如，現在是以 Matlab程式與OPEN-objects on Linux的混合來進行動作。 (4 一 2 )實行功能與實驗結果（Implemented Functions and Experimental Results) 機器（動物）裝置1 ，藉由適用本發明，最終的目的 ，是利用作爲自主行動的其中一部分的共同注意來表現出 資訊獲得行動或情緒確認行動。具體來說，機器（動物） 裝置1，如第14圖所示，大致區分成：自主行動（步驟 S1)、對象物的輸入（步驟S2)及行動選擇（步驟 S 3 )各階段，最後是藉由共同注意來表現出資訊獲得行 £ 動或資訊確認行動（步驟S 4 )。而機器（動物）裝置1 = 則是將各階段處理作爲自主行動的一部分。 α 占 f i \ ( 4 一 2 — 1 )知覺部（PerceptionPart) I 如第10圖所示，在機器（動物）裝置1內是具備有 \ 知覺部111〇具體來說，如第12圖所示，知覺部是具 i I 備有：用來感測影像的顏色知覺部122及形狀知覺部 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝. 訂 線 -42· 581959 A7 __B7_ 五、發明説明（40 ) 1 2 3、用來感測接觸的接觸知覺部（觸覺部）1 2 4、 及用來感測聲音的聲音知覺部1 2 5。 具體來說，顏色知覺部1 2 2是用來從對象物的資訊 進行後述的自動顏色分段的部分，形狀知覺部1 2 3是根 據影像資訊而用來進行對象物的形狀分析的部分，而聲音 知覺部1 2 5是要對來自於麥克風的發聲輸入進行發聲辨 識的部分。以下的說明則是針對各知覺部所進行的處理來 加以說明。 接觸知覺部1 2 4則是例如藉由在機器（動物）裝置 1的腳掌所具備的作成肉球形狀的肉球感應器的訊號來檢 測出對對象物的接觸。 (4 — 2 — 1 — 1)自動顏色分段（Automatic Color Segmentation ) 使用顏色的顏色分段是在知覺刺激的輸入之前進行的 。在顏色分段中，是可將由任意的單一顏色所構成的複數 的物件分段。而在顏色分段中是使用藉由自行學習的叢集 演算法的方式。 第1 5圖A是顯示人工塗畫的物件，第1 5圖B是顯 示經過顏色分段的結果。第1 6圖A是顯示了包含了人的 手及人的臉的自然影像，第1 6圖B則是顯示經過了顏色 分段的結果。 這裡的輸入影像，在從較狹小的視野角度（5 3x 4 1度）的攝影機輸入到系統時是已經通過低通濾波器而 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 訂 -43- 581959 A7 B7 五、發明説明（41 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 降低成8 8x 6 0的畫素。將此納入考慮’顏色分段是把 每個畫素獨立處理進行的。藉由這樣的方式’可以幾乎是 即時的獲得如第1 5圖B及第1 6圖B所示的良好的結果 〇 雖然通常顏色分段較常在R G B或正規化的R G B空 間進行，而由於攝影機的訊號是γ、c Γ、c b的格式’ 是將（Nr，Nb) = (atan (Cr/Y)， a t a n (Cb/Y))的二次元空間當作顏色空間。可 考慮在成像於R C G空間時所產生的計算量與量子化時所 產生的誤差等而可非常有效率地處理。 這種顏色分段是使用用來進行形狀解析的初期處理。 以下是顯示上述的顏色分段的叢集演算法的處理步驟 (i)〜（vi)的例子。 在步驟（i )中是將適當數目的原型同樣地配置。 在步驟（i i )中，是將下列（3 )式當作距離對所 有的畫素附加朝向最近的原型的類別標記。

這裡的ahue，crsa t ，是如第17圖所不’是 分別對應色調（hue)與飽和度（saturation)的分布’這些 是預先從適當的取樣影像的分布來求出的。一般來說 ahue<asat。可以算出hue方向的誤差所佔的 比率較重的距離。 -44 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 581959 A7 B7 五、發明説明（42 ) 在步驟（i i i)中，如果在屬於該原型的畫素很少 的情況則變更該原型。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在步驟（i v )中，將該原型移動到加上同樣的類別 標記的平均位置。 在步驟（v )中，如果有兩個以上的原型在距離以下 的情況則集合成一個。 在步驟（v i )中，如果原型的位置更新情形變少的 話、或達到適當的次數結束的話。則再回到上述的步驟（ i i )再開始處理。 而在第1 8圖A及第1 8圖B，是顯示了對於輸入影 像的叢集的情形。在第1 8圖A及第1 8圖B所示的例子 中是顯示著，分析出預先所記憶的膚色區域，且進行手指 指向的方向的檢測與顯現出在其延長線上的物體。例如把 這個資訊使用在後述的共同注意。 (4 一 2 — 1 — 2)形狀分析（Shape Analysis) 形狀分析是使用大小、旋轉的普遍特徵量也就是傅里 葉描述符（FD)。例如，在形狀分析，分類是在傅里葉 描述符（Fourier Descriptor)的空間（64次元）的L2標 準。所輸入的物件會出現在F D空間，用與最近的原型的 距離來決定是否做爲新的原型。而在第1 9圖是顯示以顏 色分段所切出的物體的形狀分析的結果。 (4 — 2 — 1— 3)發聲辨識（Speech Recognition) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐〉 -45 - 581959 A7 B7 五、發明説明（43 ) 發聲辨識是用了使用HMM的連續發聲辨識的技術。 這個技術是在上述的文獻5中所提倡的技術。 這個系統，如第2 0圖所示’是具備了 ：聲音輸入部 1 7 1、具有複數的HMM的HMM的暫存器1 72、未 知用語輸入用HMM1 7 3、及比較部1 7 4 ° HMM的暫存器1 7 2的HMM ’是作過了日語的音 韻學習的HMM，已預先登錄了需要的單字。而在HMM 的暫存器1 7 2的HMM ’也包含了後來所學習的單字。 例如舉出登錄著或學習的單字的名詞及動詞等。所輸入的 音韻系列則在HMM的暫存器1 7 2的HMM來評價其確 信度。 未知用語輸入用HMM1 7 3 ’則是用來獲得未知用 語的HMM。這個未知用語輸入用HMM1 7 3 ’如第 2 1圖所示，是將全部的音韻模式當作狀態’將其結合到 全部的音韻狀態。例如，未知用語輸入用HMM1 7 3， 如第2 1圖所示，在發聲輸入^ bouruu」時則會辨識出「 booru j 0 所輸入的音韻系列，雖然會在以往登錄過或已獲得的 單字的HMM、與未知用語輸入用HMM1 7 3予以評價 ，會用確信度在比較部1 7 4評價出與最相似的HMM的 差距。確信度在某一個値以上的話則加上新的標記來作爲 新音韻系列，然後登錄作爲HMM暫存器1 7 2的HMM 〇 例如在當HMM暫存器1 7 2中登錄有「tomare」（停 -46- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 581959 1象Γ.币字!Λ1:ίΓ€>乍士>设 A7 B7五、發明説明（44 ) 止）、「kei*e」（踢）這樣的兩個單字的情況。在第2 2圖 則是顯示在使用這種系統的情況的結果。 在第2 2圖，是顯示著登錄在右側的對單字的輸入訊 號的確信度的値。這個確信度的値越低則確信度越高。 例如對於「tomare」這樣的發聲，系統會推測成^ tomare」這樣的音韻系列的輸入，其確信度的値爲 0 · 1 3 6 〇 另一方面，對於在第2 2圖中從上面數下來第三個的 「booru (球）」這樣的未知用語的輸入，最接近的模式是 「tomare」，由於其確信度4.835非常大所以分配出「 unknown-1」這樣的新的符號且與以登錄。藉此，對於接下 來的發聲輸入在第2 2圖中從上面數下來第四個的「booru (球）」的發聲輸入，對應於unknown-1的Η MM最近似 ，其確信度爲很小的値0 · 4 1，利用正確的unknown-1 而獲得「booru (球）」。 在這個系統中，由於HMM是可以連續發聲辨識的， 對於在第2 2圖中從上面數下來第七個的發聲「booru kere 」，接著對於之前獲得的「booru」的標記unknown-1，則 可辨識出kere這樣的符號。 藉由這樣的發聲辨識的系統，例如像「踢」、「停止 」等。如果獲得了「球」這樣的名詞的話，藉由「踢球」 這樣的指令則可以讓機器（動物）裝置1作出踢球的動作 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 I·線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） •47· 581959 A7 B7 五、發明説明（45 ) (4 一 2 — 1 — 4 )感情部（Emotion Part) 在第2 3圖是顯示了內部狀態與相關聯的行動的關係 〇 在這個例子中，是將攝食行動的生理學模式等做爲參 考，爲了保持一般的內部狀態，而設定假想的體內營養儲 藏用緩衝器與排泄用緩衝器，將其儲藏量定義爲內部狀態 。例如是Energy-2 (假食物）的量與假排泄物的量。 例如，如第2 4圖所示，藉由將假想的胃（體內營養 儲藏用緩衝器）與假想的膀胱或腸子（排泄用緩衝器）相 關聯在一起，則假想的胃的儲藏量減少則會造成假想的膀 胱等的儲藏量的增加。 如第2 3圖所示，是具有某個要素增加或減少所造成 的動態系統。刺激生成部的基本動作，爲了將其內部狀態 變數保持在某個允許的範圍，而提高了所對應的行動的刺 假食物或水主要是考慮到機器（動物）裝置1的娛樂 性爲目的而安裝的，而另外也存在著原來意義的相當於電 力能源或疲勞的內部狀態的變數。這些也如第2 3圖所示 ，藉由增加、減少的要素而構成了動態系統，所對應的輔 助系統的刺激生成部爲了將其保持在一定的狀態下而給予 了行動的動機。機器（動物）裝置1也會進行自主行動的 自動充電行動而安裝到充電裝置，而在不具備有這種自動 充電行動的時候，機器（動物）裝置1會進行要求有關充 電的行動，會請別人來幫忙充電。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝. 、-ιτ -48- 581959 A7 B7 五、發明説明（46 ) 即使在聯想記憶所獲得的資訊也準備了同樣的內部狀 態變數。在聯想記憶來計算假想意義的內部獲得的資訊量 再傳送過去。在這種情況，雖然沒有遺忘的話聯想記憶的 內部資訊量就只會增加，而即使沒有安裝遺忘性也可以。 建構出將適當的時間範圍內的各資訊量的積分做爲增加要 素及時間構成的減少要素的簡單的動態系統來構成資訊獲 得行動輔助系統的動機。 (4 — 2 — 1 一 5 )學習用記憶部（Associative Memory Part ) 在第2 5圖中是顯示了機器（動物）裝置1使用在資 訊獲得的學習用記憶部1 4 0的具體構造。如第2 5圖所 示，學習用記憶部1 4 0是具備有：短期用記憶體1 8 1 、長期用記憶體182、及注意對象用記憶體183。這 個學習用記憶體1 4 0具體來說是具備了如第1 2圖所示 的構造。 學習用記憶體1 4 0，藉由這種構造，其記憶部的功 能爲把某個顏色與某個形狀的東西給予一個名稱，並且該 東西對機器（動物）裝置1的內部狀態具有何種意義也是 該記憶部的功能。 在短期記憶用記憶體（Short Term Memory、STM ) 1 8 1，是儲藏了影像內的具有I D號碼的物體的資訊。 這種物體的資訊，是顏色的原型號碼（C P - i )與形狀 的原型號碼（S P - j )的資訊。而在短期用記憶體 -49- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 581959 A7 B7 五、發明説明（47 ) 18 1 ’則輸入了從聲音處理所輸入的發聲部分的單字系 列。 來自於影像的資料，是將顏色的原型號碼（C P - i )與形狀的原型號碼（S P - j )當作輸入，而得到物體 的名稱（HMM - k )與對內部狀態的影響（Delta-I )， 將這些匯集起來如第1 2圖所示，被輸送到行動生成部 1 5 0。而如果沒有得到物體的名稱（HMM - k)與對 內部狀態的影響（Delta-I)的話，則將其作成空白（nil) 資訊傳送過去。發聲資訊則就這樣被輸送到行動生成部 15 0° 另一方面，雖然在行動選擇部1 1 6選擇了行動及其 對象物體，而其資訊會從後述的行動狀態機器被輸送到學 習用記憶體1 40。對應於該對象物體（〇b j — I D) 的資訊，則從短期用記憶體1 8 1儲藏到注意對象用記憶 體1 8 3。此時加入到短期用記憶體所發聲的單字系列則 就這樣被輸送到注意對象用記憶體1 8 3。 來自於注意對象用記憶體1 8 3對於原來作爲學習用 記憶體的機能的長期用記憶體1 8 2的學習時序，是將內 部狀態做爲觸發器來進行的。藉此，藉由在對某對象物進 行某行動時的內部狀態的變化，而會相關聯到該對象物而 記憶起內部狀態的變化。 (4 — 2 — 1 — 6 )行動生成部（Behavior Generation Part (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

JL 裝. 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -50- 581959 A7 B7 五、發明説明（48 ) 在這裡是針對用來限定機器（動物）裝置1的行動的 輔助系統中的資訊獲得行動輔助系統來加以說明。如第 2 6圖所示，資訊獲得行動輔助系統1 5 1 η是構成爲具有 階層的構造。 在行動的輔助系統層是存在有一個軟體物件（software object) 〇 這個軟體物件的刺激生成部1 0 1，當上述的一次 1勺內部記憶量偏離適當的範圍時則會輸出刺激値。 MC一val= 1-tanh(lnt-val) + e...... ( 4 ) 另一方面，釋放機構102，會藉由調查從學習用記 憶體1 4 0被傳送過去的對象物來進行。在釋放機構 1 0 2中，是考慮到現在未知的東西、與關於人類所指的 知覺（release )因子。例如知覺因子是：對象物的名稱、 顏色的名稱、形狀的名稱、及對於對象物的內部狀態的影 響。 釋放機構1 0 2，在作爲知覺因子所獲得的東西中， 如果沒有進行資訊的定義的話則會創造出釋放訊號。而且 ，釋放機構1 0 2所輸出的釋放訊號的値，是對應該物體 所累積的對於一個對象物的未定義的數量所決定的。例如 ，也可以僅將對象物的名稱與對內部狀態的變化的影響作 爲對象。 而且，釋放機構1 0 2，是用來對存在著的對象物評 價釋放訊號，選擇出其値最大的對象物，再輸出特定所選 擇的對象物的ID與釋放訊號。 -51 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X29*7公釐） 581959 A7 B7 五、發明説明（49 ) 例如，當特定了蘋果當作對象物時，在機器（動物） 裝置1，是使用了如上述的形狀分析或顏色分段來分析其 形狀或顏色，來評價作爲知覺因子的顏色的名稱、及形狀 的名稱。在預先已有登錄過蘋果的情況’就可得到很高的 評價値，藉此就辨識出對象物是蘋果。然後輸出將所選擇 的對象物特定爲蘋果的I D與此時的釋放訊號。而在沒有 預先登錄蘋果的情況，則累積未定義的次數，而將其對應 到作爲未知對象物的蘋果。 另一方面，釋放機構1 〇 2，關於人類所指的東西， 則是設定成會生成更大的釋放訊號。而且，釋放機構 1 0 2，在由於指出物體而檢測出物體的情況，則無論該 物體是未知或已知都會生成釋放訊號。所指出的東西是明 顯地來自於人類的資訊獲得獲資訊確認的要求，不會很依 賴內部狀態而會要進行資訊獲得行動，或對已知的東西採 取確認行動。 在資訊獲得行動輔助系統1 5 1 n中，計算其釋放訊號 與刺激値則得到行動評價値。而同樣地，即使在限定了吃 等動作的各個其他輔助系統中，則使用輸入到資訊獲得行 動輔助系統1 5 1 η的釋放訊號與刺激値，來得到行動評價 値。 在行動選擇部1 1 6，比較來自各輔助系統的行動評 價値’而選擇讓具有最大的行動評價値的輔助系統實行作 爲輔助系統。在這裡的說明中，藉由評價値的比較，而成 爲資訊獲得行動輔助系統1 5 1 η的行動評價値變成最大的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 -52- 581959 A7 B7 五、發明説明（50 ) 情形。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 而所選擇的輔助系統，雖然需要一段時間的連續選擇 ，而這是可以藉由例如相互抑制或疲勞要素等來實現。 當選擇資訊獲得行動輔助系統1 5 1 η時，如第2 6圖 所示，接下來則進入到稱作模式（Mode ) M D的階層。在 模式（Mode ) MD中，雖然是同樣地進行資訊的選擇處理 ，而具體來說，在模式（Mode ) M D中，上位層的選擇則 被區別成是經過指示的物體、或是自己選擇的物體也就是 未知的物體。在這個模式（Mode ) M D，進行區別的話， 則如第2 6圖所示，在下層的模組（Module ) M J層中， 是對具體的行動作出評價。根據這個評價，而在行動選擇 部1 1 6來進行具體的行動選擇。 藉此，機器（動物）裝置1，如果對象物是已知的， 就會採取確認行動，如果對象物是未知的，就會採取獲得 行動。例如，資訊獲得行動，當在進行對象物的名稱與對 內部狀態變化的影響的兩種資訊獲得時，在輔助系統也可 以調查具有最大評價値的對象物而選擇該行動。 例如，在實行確認行動時的處理，把指令傳送到對應 於該確認行動的狀態機器，來實行該名稱的確認行動。而 且，機器（動物）裝置1，會一面對人類所指示的物體作 視覺追跡（Visual Tracking) —面接近該物體，然後指著該 物體，也就是以前腳指著該物體，表現出「這是什麼？」 這樣的行動。這種行動，可藉由用記述著用來限定該行動 的行動程序的狀態機器的控制來實現。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -53- 581959 A7 _____B7 _ 五、發明説明（51 ) • 在進行對象物的名稱的獲得行動時的處理，該輸出則 被輸送到用來獲得所對應的對象物的名稱的狀態機器。 在對象物名稱的獲得行動中，會一面對對象物作視覺 追跡（Visual Tracking) —面接近該物體，然後指著該物體 ，表現出「這叫什麼東西？」這樣的行動。而此時，用與 對象物的距離來進行適當的行動控制。這種行動，可藉由 用記述著用來限定該行動的行動程序的狀態機器的控制來 實現。 在「這叫什麼東西？」之後，如果來自於所輸入的發 聲辨識部的輸出有效的話，則也可以組入會反覆其音韻系 列且加以確認的狀態機器。 另一方面，如果選擇對內部狀態變化的影響所造成的 獲得行動、也就是根據內部狀態變化對未知的對象物的獲 得行動的話，則會隨機選擇要對該對象物採取的行動。而 且此時以聯想記憶來評價所產生的對內部狀態變化的影響 。藉此，這個對象物會對內部狀態造成相關性，而獲得了 新的對象物對內部狀態變化的影響的意義。 例如，當看見蘋果，此時內部狀態變化成「高興」時 ，就是將這個內部狀態的變化對應到對象物也就是蘋果。 以後，機器（動物）裝置1就會把蘋果的意義解釋成高興 ，藉此，機器（動物）裝置1就獲得了蘋果的意義。 如上述，本發明對機器（動物）裝置1的適用，例如 也可藉由軟體來實現。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

-54- 581959 A7 B7 五、發明説明（52 ) 【產業上的利用性】 藉由使用如上述的本發明，機器（動物）裝置’藉由 適用本發明，表現出作爲自主行動的一部分的資訊獲得行 動，實行做爲最適當的舉動的共同注意，並且在這種資訊 獲得行動中，可以獲得未知的對象物對內部狀態的變化的 意義。藉此，讓機器（動物）裝置能成爲更接近模擬生命 的構造。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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Claims (1)

1. 581959 A8 B8 C8 ____ _ D8 六、申請專利範圍 1 · 一種機器（動物）裝置，是會進行自主行動的機 器（動物）裝置，其特徵爲： 具備有用來進行作爲自主行動的其中一種行動的資訊 獲得行動的行動控制手段。 2 ·如申請專利範圍第1項的機器（動物）裝置，其 中上述的資訊獲得行動是用來獲得作爲資訊的語言的語言 獲得行動。 3 ·如申請專利範圍第1項的機器（動物）裝置，其 中至少是根據內部狀態來進行自主行動； 上述行動控制手段，是根據內部狀態的恆常性來進行 上述的資訊獲得行動。 4 ·如申請專利範圍第3項的機器（動物）裝置，其 中具備有將作爲上述內部狀態的變化因子的資訊獲得需求 予以參數化的資訊獲得模式； 上述行動控制手段，當上述的資訊獲得需求的參數達 到預定的閾値時，則會表現出上述的資訊獲得行動。 5 .如申請專利範圍第4項的機器（動物）裝置，其 中上述的資訊獲得需求的參數是隨時間而改變的。 6 ·如申請專利範圍第4項的機器（動物）裝置，其 中上述的資訊獲得需求的參數會表示出對學習的飢餓感。 7 .如申請專利範圍第4項的機器（動物）裝置，其 中上述的資訊獲得需求的參數是資訊獲得量。 8 ·如申請專利範圍第4項的機器（動物）裝置，其 中上述的資訊獲得需求的參數是新資訊的學習量° 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -56 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝- 絲 581959 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 9 .如申請專利範圍第8項的機器（動物）裝置，其 中上述的學習量，是隨時間而減少的學習量； 上述的行動控制手段，當上述學習量低於預定的閾値 時，則會表現出上述的資訊獲得行動。 10 · —種機器（動物）裝置的行動控制方法，其特 徵爲： 會進行作爲機器（動物）裝置的自主行動的其中一種 行動的資訊獲得行動。 11 · 一種機器（動物）裝置，其特徵爲： 具備有用來獲得對象物的意義的意義獲得手段。 1 2 ·如申請專利範圍第1 1項的機器（動物）裝置 ，其中是根據內部狀態來進行行動； 上述意義獲得手段，會獲得當對上述對象物進行行動 時的上述內部狀態的變化將其作爲該對象物的意義。 1 3 ·如申請專利範圍第1 2項的機器（動物）裝置 ，其中具備有用來檢測出上述內部狀態的內部狀態監視手 段； 上述意義獲得手段，會獲得當對上述對象物進行行動 時的藉由上述內部狀態監視手段所檢測出的上述內部狀態 的變化將其作爲該對象物的意義。 1 4 .如申請專利範圍第1 1項的機器（動物）裝置 ，其中具備有用來聯想記憶將上述所獲得的對象物的意義 關聯到該對象物的聯想記憶手段。 15 . —種機器（動物）裝置的行動控制方法，其特 本紙張尺度逍用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） _ 57 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

   581959 A8 B8 C8 ______ D8 六、申請專利範圍 徵爲： 根據內部狀態來進行行動的機器（動物）裝置，會獲 得當對對象物進行行動時的上述內部狀態的變化將其作爲 該對象物的意義。 16 . —種機器（動物）裝置，其特徵爲： 是具備有： 聲音輸入手段、 根據發聲時的單字系列的特徵量所區分的複數的單字 系列特徵模式、 根據上述的單字系列特徵模式來評價輸入到上述聲音 輸入手段的發聲輸入的發聲輸入評價手段、 及根據上述的發聲輸入評價手段的評價値，來特定上 述發聲輸入的單字系列的單字系列特定手段。 1 7 ·如申請專利範圍第1 6項的機器（動物）裝置 ，其中上述的發聲輸入評價手段是具備有：用來檢測出關 於輸入到上述聲音輸入手段的發聲輸入的單字系列的特徵 量的特徵量檢測部、及根據上述的聲音特徵模式來評價上 述特徵量檢測部所檢測出的發聲輸入的特徵量的評價部。 18 ·如申請專利範圍第17項的機器（動物）裝置 ，其中具備了，當上述特徵量檢測部所檢測出的發聲輸入 的特徵量的評價很低時，用來將該發聲輸入登錄成爲具有 該單字系列的特徵量的新聲音列特徵模式的模式登錄手段 〇 1 9 ·如申請專利範圍第1 6項的機器（動物）裝置 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 58 _ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

   581959 i 聲 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 ’其中上述的單字系列特徵模式是具有藉由音韻學習所得 到的單字系列的特徵量。 20 · —種機器（動物）裝置的行動控制方法，其特 徵爲： 具備有： 聲音輸入流程、 根據以發聲時的單字系列的特徵量所區分的複數的單 字系列特徵模式來評價輸入到上述的聲音輸入流程的發聲 輸入的發聲輸入評價流程、 及根據以上述的發聲輸入評價流程所得到的評價値來 特定上述發聲輸入的單字系列的單字系列特定流程。 21 · —種機器（動物）裝置，是會進行自主行動的 機器（動物）裝置，其特徵爲： 是具備有用來進行指示自己的學習對象物的行動控制 的控制手段。 2 2 ·如申請專利範圍第2 1項的機器（動物）裝置 ，其中是具備有用來進行將根據外部刺激所特定的東西優 先當作學習對象物的行動的控制手段。 2 3 ·如申請專利範圍第2 1項的機器（動物）裝置 ，其中是會指示出自己的學習對象物來作爲表示好奇心的 行動。 2 4 ·如申請專利範圍第2 1項的機器（動物）裝置 ，其中是形成爲類似至少具備腳部的動物的外觀形狀； 上述控制手段，會藉由上述腳部而進行指示出上述學 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

   本紙張尺度逋用中國國家梂率（CNS ) A4規格（210X297公釐） -59- 581959 A8 B8 C8 ______________ 08 六、申請專利範圍 習對象物的行動控制。 2 5 · —種機器（動物）裝置的行動控制方法，其特 徵爲： 是用來控制機器（動物）裝置的行動讓會進行自主行 動的機器（動物）裝置會指示出自己的學習對象物。 26 · —種機器（動物）裝置，是會進行自主行動的 機器（動物）裝置，其特徵爲： 具備有： 用來檢測出對象物的感應器、 用來評價來自於上述感應器的輸入訊號的知覺用評價 部、 輸入上述的知覺用評價部的評價結果，而用來管理根 據上述評價結果而變化的模擬的內部狀態的內部狀態管理 部、 及用來記憶上述對象物與該對象物所造成的上述內部 狀態的變化的關係的記憶手段； 當檢測出對象物時，則將檢測出的對象物所造成的上 述內部狀態的變化與上述對象物加以相關聯且將其記憶在 上述記憶手段。 2 7 .如申請專利範圍第2 6項的機器（動物）裝置 ，其中又具備有根據上述內部狀態的變化而生成模擬的情 緒的情緖部；是將上述對象物與根據該對象物而得到的情 緖相關資訊記憶在上述的記憶手段。 2 8 ·如申請專利範圍第2 6項的機器（動物）裝置 ^紙張尺度逋用中國國家梂準（CNS ) A4规格（210X297公釐) -60 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝· 訂 絲 581959 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 ，·其中又具備有行動生成部； 上述的內部狀態管理部，是將上述的內部狀態管理成 保持著上述內部狀態的恆常性，並且當上述的恆常性亂掉 的時候，則將第一訊號輸送到上述的行動生成部， 上述的行動生成部，會根據上述的第一訊號來產生用 來保持上述恆常性的行動。 2 9 ·如申請專利範圍第2 8項的機器（動物）裝置 ，其中是將上述內部狀態的變化與用來保持上述恆常性的 行動聯想記憶在上述記憶手段。 3 0 .如申請專利範圍第2 8項的機器（動物）裝置 ，其中上述的內部狀態管理部，是具有資訊獲得需求變數 ，會根據該資訊獲得需求變數的値而將第二訊號傳送到上 述的行動生成部， 上述的行動生成部，會根據上述的第二訊號而產生資 訊獲得行動。 3 1 . —種機器（動物）裝置的行動控制方法，是會 進行自主行動的機器（動物）裝置的行動控制方法，其特 徵爲= 具備有： 用來評價來自於用來檢測出對象物的感應器的輸入訊 號的知覺評價流程、 用來管理會由於上述知覺評價流程的評價結果而變化 的模擬的內部狀態的內部狀態管理流程、 及用來將上述對象物與由於該對象物造成的上述內部 -----穿-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

   本紙張尺度逋用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公釐） -61 - 581959 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 狀態的變化的關係記憶在記憶手段的記憶流程； 當檢測出對象物時，則將檢測出的對象物所造成的上 述內部狀態的變化與上述對象物加以相關聯且將其記憶在 上述記憶手段。 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 本紙張尺度逍用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 62