用于研究镜像游戏中人际协调的虚拟玩家设计与验证
最优化与控制
2015-09-22 v1 动力系统
摘要
镜像游戏近来被提出作为一种简单而有力的人际交互研究范式。有观点认为，能够与人类受试者玩该游戏的虚拟伙伴可成为影响潜在神经过程的有效工具，这些过程是为建立玩家间必要联系所需的，并且也可为患有社交障碍患者的康复提供新的临床干预。受人体中枢神经系统（CNS）和运动系统的肌肉骨骼系统启发，本文中我们开发了一种基于非线性控制理论的新型交互式认知架构，以驱动虚拟玩家（VP）在不同配置下与人类玩家（HP）玩镜像游戏。具体地，我们考虑两种情形：前者 VP 充当领导者，后者其充当跟随者。关键问题在于设计一种反馈控制架构，能够在联合行动任务中模仿并跟随或领导人类玩家（HP）。VP 的末端执行器的运动通过反馈控制的 Haken-Kelso-Bunz（HKB）振荡器建模，该振荡器与实时测量的 HP 观测运动耦合。为此，在 HKB 模型上采用并实现了两类控制算法（自适应控制和最优控制），使得 VP 能在满足特定运动学约束的同时生成类人运动。文中给出了控制算法的收敛性证明，以及对其有效性的广泛数值与实验验证。还讨论了与现有其他设计的比较，显示了我们基于控制的方法的灵活性与优势。
引用
@article{arxiv.1509.05881,
title = {Design and Validation of a Virtual Player for Studying Interpersonal Coordination in the Mirror Game},
author = {Chao Zhai and Francesco Alderisio and Piotr Slowinski and Krasimira Tsaneva-Atanasova and Mario di Bernardo},
journal= {arXiv preprint arXiv:1509.05881},
year = {2015}
}