Virtuelle Agenten und Menschen in einer Welt

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1 Einleitung Vermischte Realitäten Fazit Literatur Virtuelle Agenten und Menschen in einer Welt Vermischte Realitäten Thomas Preisler INF-M3 - Anwendungen 2 Wintersemester 2008/2009 Department Informatik HAW Hamburg 7. Januar 2009 Thomas Preisler Virtuelle Agenten und Menschen in einer Welt 7. Januar / 26

2 Einleitung Vermischte Realitäten Fazit Literatur Gliederung 1 Einleitung Motivation Überblick 2 Vermischte Realitäten ecoology VR Crowds ARQuake 3 Fazit 4 Literatur Thomas Preisler Virtuelle Agenten und Menschen in einer Welt 7. Januar / 26

3 Einleitung Vermischte Realitäten Fazit Literatur Motivation Überblick Gliederung 1 Einleitung Motivation Überblick 2 Vermischte Realitäten ecoology VR Crowds ARQuake 3 Fazit 4 Literatur Thomas Preisler Virtuelle Agenten und Menschen in einer Welt 7. Januar / 26

4 Einleitung Vermischte Realitäten Fazit Literatur Motivation Überblick Motivation Rückblick Motivation ergibt sich aus dem Projekt: Entwicklung eines mobilen, pervasiven Rollenspiels Rückblick Vortrag Seminar/Ringvorlesung: Titel: Virtuelle Agenten in der realen Welt [Preisler] Reale Welt um virtuelle Entitäten erweitern Virtuellen Agenten bewegen sich in der realen Welt Entscheidungen basieren auf realen und virtuellen Informationen Interagieren mit Menschen und anderen Agenten Eine Rahmenanwendung für KI in pervasiven Spielen Exemplarisch an einer Beispielanwendung Thomas Preisler Virtuelle Agenten und Menschen in einer Welt 7. Januar / 26

5 Einleitung Vermischte Realitäten Fazit Literatur Motivation Überblick Motivation Vision So soll es aussehen: Abbildung: Augmented Reality mit Computergegner (Entwurf)* *Bilder von und Thomas Preisler Virtuelle Agenten und Menschen in einer Welt 7. Januar / 26

6 Einleitung Vermischte Realitäten Fazit Literatur Motivation Überblick Überblick Im Folgenden werden drei Ansätze aus diesem Bereich vorgestellt: 1 ecoology [Mochoĺı et al.] Augmented Reality edutainment application for children Emotionale Agenten bewegen sich in AR Soll die sozialen Fähigkeiten von Kindern trainieren 2 Towards Validating VR Crowds Using Presence [Pelechano et al.] crowd simulation Validierung von verschiedenen Modellen an Hand von presence Der Mensch nimmt an der Simulation teil 3 ARQuake [Thomas et al.] outdoor/indoor augmented reality application Basiert auf dem shoot em up Spiel Quake Spieler bewegen sich auf einer definierten, realen Karte Thomas Preisler Virtuelle Agenten und Menschen in einer Welt 7. Januar / 26

7 Einleitung Vermischte Realitäten Fazit Literatur ecoology VR Crowds ARQuake Gliederung 1 Einleitung Motivation Überblick 2 Vermischte Realitäten ecoology VR Crowds ARQuake 3 Fazit 4 Literatur Thomas Preisler Virtuelle Agenten und Menschen in einer Welt 7. Januar / 26

8 Einleitung Vermischte Realitäten Fazit Literatur ecoology VR Crowds ARQuake ecoology Übersicht ecoology: An Electronic Cool Way of Learning about Ecology Edutainment Anwendung für Kinder (8 12 Jahre): Gesunde Ernährung Umweltbewusstsein Verwendung von erneuerbaren Energien Respektvoller Umgang mit anderen Augmented Reality Spiel mit einem eigenen Ökosystem : Pflanzen, Tiere, Energiequellen und Menschen Die Aufgabe der Kinder ist es z.b. die Tiere zu füttern Verschiedene Futterarten Tiere zeigen unterschiedliche Reaktionen Kinder sollen eigene Ernährung überdenken Thomas Preisler Virtuelle Agenten und Menschen in einer Welt 7. Januar / 26

9 Einleitung Vermischte Realitäten Fazit Literatur ecoology VR Crowds ARQuake ecoology Technik Architektur von ecoology: multi-player AR game P2P Netz zwischen Teilnehmern Snapshot Algorithmen zur Zustandserfassung Aktualisierung der Clients in Echtzeit KI wird als emotionale Agenten modelliert Abbildung: ecoology augmented space [Mochoĺı et al.] Thomas Preisler Virtuelle Agenten und Menschen in einer Welt 7. Januar / 26

10 Einleitung Vermischte Realitäten Fazit Literatur ecoology VR Crowds ARQuake ecoology Emotional Model Kinder nehmen Sachverhalte über Emotionen wahr: KI als emotionale Agenten Die Agenten bewegen sich abhängig von ihren Emotionen Die Spielwelt erscheint für Menschen realer Emotionen als ein Wertebereich mit zwei Extremen 1 fear-courage 2 aggressiveness-calmness 3 happiness-sadness 4 faithfulness-disloyalty Zwei Kategorien von Stimulationen für Entitäten in ecoology: 1 Präsenz von Objekten oder Entitäten saw dog C at position(1,2) 2 Von Entitäten ausgeführte Aktionen user B is giving you a carrot Thomas Preisler Virtuelle Agenten und Menschen in einer Welt 7. Januar / 26

11 Einleitung Vermischte Realitäten Fazit Literatur ecoology VR Crowds ARQuake ecoology Emotional Model II Das Emotional Model besteht aus drei Subsystemen: 1 Perception: Alles das was eine Entität in ecoolgy wahrnimmt Extrahiert Daten aus der Umgebung (Stimulationen) 2 Emotional Profile: Unterschiedliches Verhalten für Entitäten gleichen Types Gibt vor wie eine Entität sich durch eine Stimulation fühlt Generiert Emotionen Außerdem: emotional memory 3 Behavorial performer: Verhalten und Reaktionen zu Emotionen Verarbeitet Stimulationen vom Perception System......und die entsprechenden Emotionen Thomas Preisler Virtuelle Agenten und Menschen in einer Welt 7. Januar / 26

12 Einleitung Vermischte Realitäten Fazit Literatur ecoology VR Crowds ARQuake ecoology Path Finding Behavorial performer System evaluiert Pfade zu Zielen. ecoology Path Finding: ecoology verwendet einen kontinuierlichen Raum als Karte Unendliche Anzahl von möglichen Zielen Daher kein graphenbasierter Algorithmus zur Wegfindung ecoology verwendet stattdessen ein Partikel System Kleiner Physik Simulator, diskrete Zeit Partikel werden nach physikalischen Gesetzen behandelt......haben Eigenschaften: Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Masse (Punktmasse),... Emitter erzeugen Partikel Deflectors stoßen Partikel ab Attractors ziehen Partikel an Jeder Punkt kann erreicht werden Thomas Preisler Virtuelle Agenten und Menschen in einer Welt 7. Januar / 26

13 Einleitung Vermischte Realitäten Fazit Literatur ecoology VR Crowds ARQuake ecoology Path Finding II ecoology wird indoor gespielt Deflektoren bilden Wände/Hindernisse ab Feste und bewegliche Attraktoren Alle Partikel üben abstoßenden Kräfte aufeinander aus Zusätzlich: Entitäten können nicht durch Deflektoren sehen Erweiterung der Map um einfache Graphen Entitäten können Attraktoren sicher finden Abbildung: Path solving [Mochoĺı et al.] Thomas Preisler Virtuelle Agenten und Menschen in einer Welt 7. Januar / 26

14 Einleitung Vermischte Realitäten Fazit Literatur ecoology VR Crowds ARQuake VR Crowds Überblick Was sind VRCrowds? Simulationen von Menschenansammlungen in einer virtuellen Umgebung Menschen werden als Agenten modelliert Getestet wird das menschliche (Gruppen-)Verhalten Beispiel: Evakuation im Feuerfall Towards Validating VR Crowds Using Presence [Pelechano et al.] Presence Presence is described as the extent to which people respond realistically to virtual events and situations. [Pelechano et al.] Physikalische Manipulation von Objekten Natürliche Kommunikation mit virtuellen Agenten Unnatürliche Interaktion mit der VR senkt Presence Thomas Preisler Virtuelle Agenten und Menschen in einer Welt 7. Januar / 26

15 Einleitung Vermischte Realitäten Fazit Literatur ecoology VR Crowds ARQuake VR Crowds Crowd Simulation Models 1 Social Forces löst Newtons Gleichung der Bewegung F = m * a 2 Rule-Based Bewegung über eine Menge von Regeln Agenten versuchen Kollisionen zu vermeiden, reagieren aber nicht auf solche 3 Cellular Automata discrete time and space kein Kontakt zwischen Agenten, Bewegung nur zu freien Zellen 4 HiDAC hybrider Ansatz (Social Forces und Rule-Based) Kollisonserkennung und -behandlung Abbildung: Simulation methodology impact on presence [Pelechano et al.] Thomas Preisler Virtuelle Agenten und Menschen in einer Welt 7. Januar / 26

16 Einleitung Vermischte Realitäten Fazit Literatur ecoology VR Crowds ARQuake VR Crowds The Experiment Die Virtuelle Cocktail Party: Teilnehmer ausgerüstet mit: 3D head mounted display 4 Sensoren am Kopf (Blickrichtung) Aufgaben: Zähle rothaarige Partygäste Erkunde die Party Verlasse die Party bei einem Alarmsound Bei dem Alarmsound verlassen auch die Agenten die Party crowd simulation evacuation Evaluierung der Crowd Simulation Models über Presence Allerdings: Zunächst nur Evaluierung der Evaluierung ;-) Thomas Preisler Virtuelle Agenten und Menschen in einer Welt 7. Januar / 26

17 Einleitung Vermischte Realita ten Fazit Literatur ecoology VR Crowds ARQuake VR Crowds The Experiment II Abbildung: Virtual crowd in a cocktail party.. [Pelechano et al.] Thomas Preisler Abbildung: Participant during the experiment. [Pelechano et al.] Virtuelle Agenten und Menschen in einer Welt 7. Januar / 26

18 Einleitung Vermischte Realitäten Fazit Literatur ecoology VR Crowds ARQuake ARQuake Überblick Outdoor/indoor augmented reality application: basiert auf dem shoot em up Spiel Quake Zielsetzung: Ein first-person-perspective AR Spiel Reale Welt, Spieler frei beweglich Sicht abhängig von Blickrichtung und Position Spielsteuerung über Real Life Metaphern Indoor und Outdoor Interaktion mit der KI: KI bewegt sich auf Quake Karten Position der menschlichen Spieler wird auf Karten abgebildet Keine Modifikation an der KI Bewegung Abbildung: Wearbale computer platform [Thomas et al.] Thomas Preisler Virtuelle Agenten und Menschen in einer Welt 7. Januar / 26

19 Einleitung Vermischte Realitäten Fazit Literatur ecoology VR Crowds ARQuake ARQuake Tracking Entwickelt an der University of South Australia Teil des Campus als Quake Karte abgebildet Position der Spieler muss auf Karte abgebildet werden Verwendung von GPS und Kompass in Außenbereichen Fiducial Marker in Innenbereichen Eine Mischung von beidem draußen, dicht bei Gebäuden Abbildung: User s heads up display [Thomas et al.] Thomas Preisler Virtuelle Agenten und Menschen in einer Welt 7. Januar / 26

20 Einleitung Vermischte Realitäten Fazit Literatur ecoology VR Crowds ARQuake ARQuake Welt Abbildung: ARQuake Welt Thomas Preisler Virtuelle Agenten und Menschen in einer Welt 7. Januar / 26

21 Einleitung Vermischte Realitäten Fazit Literatur Gliederung 1 Einleitung Motivation Überblick 2 Vermischte Realitäten ecoology VR Crowds ARQuake 3 Fazit 4 Literatur Thomas Preisler Virtuelle Agenten und Menschen in einer Welt 7. Januar / 26

22 Fazit Einleitung Vermischte Realitäten Fazit Literatur Drei Ansätze wurden vorgestellt: 1 ecoology Augmented Reality edutainment application for children Emotionale Agenten bewegen sich in AR Soll die sozialen Fähigkeiten von Kindern trainieren Navigation über Partikel System 2 VR Crowds crowd simulation Validierung von verschiedenen Modellen an Hand von presence Der Mensch nimmt an der (virtuellen) Simulation teil Invers zu meiner Idee für die Master Thesis 3 ARQuake outdoor/indoor augmented reality application Basiert auf dem shoot em up Spiel Quake Spieler bewegen sich auf einer definierten, realen Karte Für meine Idee uninteressant (anderer Schwerpunkt) Thomas Preisler Virtuelle Agenten und Menschen in einer Welt 7. Januar / 26

23 Einleitung Vermischte Realitäten Fazit Literatur Gliederung 1 Einleitung Motivation Überblick 2 Vermischte Realitäten ecoology VR Crowds ARQuake 3 Fazit 4 Literatur Thomas Preisler Virtuelle Agenten und Menschen in einer Welt 7. Januar / 26

24 Einleitung Vermischte Realitäten Fazit Literatur Literatur Boris Brandherm, Sebastian Ullrich, Helmut Prendinger. Simulation of Sensor-based Tracking in Second Life. AAMAS 2008: Proceedings of 7th International Conference on Autonomous Agents and Multiagent Systems, Johan Hagelbäck, Stefan J. Johansson. Demonstration of Multi-agent Potential Fields in Real-time Strategy Games. AAMAS 2008: Proceedings of 7th International Conference on Autonomous Agents and Multiagent Systems, José A. Mochoĺı, José M. Esteve, Javier Jaén, Raquel Acosta, Pierre Louis Xech. An Emotional Path Finding Mechanism for Augmented Reality Applications. ICEC 2006: Proceedings of the 5th International Conference on Entertainment Computing, Cambridge UK, Nuria Pelechano, Catherine Stocker, Jan Allbeck, Norman Badler. Being a Part of the Crowd: Towards Validating VR Crowds Using Presence. AAMAS 2008: Proceedings of 7th International Conference on Autonomous Agents and Multiagent Systems, Thomas Preisler Virtuelle Agenten in der realen Welt. Vortrag Seminar/Ringvorlesung, HAW Hamburg, Thomas Preisler Virtuelle Agenten und Menschen in einer Welt 7. Januar / 26

25 Einleitung Vermischte Realitäten Fazit Literatur Literatur II Michael Wooldridge. An Introduction to MultiAgent Systems. Wiley & Sons 2006, ISBN X. Thomas Preisler Virtuelle Agenten und Menschen in einer Welt 7. Januar / 26 Matthias Rehm, Peter Rosina. SecondLife as an Evaluation Platform for Multiagent Systems Featuring Social Interactions. AAMAS 2008: Proceedings of 7th International Conference on Autonomous Agents and Multiagent Systems, David Sislák, Premysl Volf, Stepán Kopriva and Michal Pechoucek. AGENTFLY: A Multi-Agent Airspace Test-bed. AAMAS 2008: Proceedings of 7th International Conference on Autonomous Agents and Multiagent Systems, Bruce Thomas, Ben Close, John Donoghue, John Squires, Phillip De Bondi, Wayne Piekarski. First Person Indoor/Outdoor Augmented Reality Application: ARQuake. Personal and Ubiquitous Computing (2002) 6:75 86, Springer-Verlag London Ltd. Bruce Thomas, Wayne Piekarski. ARQuake: The Outdoor Augmented Reality Gaming System. Communications of the ACM January 2002/Vol. 45, No. 1.

26 Einleitung Vermischte Realitäten Fazit Literatur Vielen Dank für die Aufmerksamkeit......noch Fragen? Thomas Preisler Virtuelle Agenten und Menschen in einer Welt 7. Januar / 26