Intelligent Generation and Control of Interactive Virtual Worlds

Resum

Esta tesis aboga por el uso de los mundos virtuales como una tecnología de futuro en el dominio de los mundos virtuales serios, en particular en aplicaciones e-­‐* (e-­‐learning, e-­‐commerce, e-­‐ government) y en simulaciones sociales. En estas aplicaciones, el entorno virtual 3D está poblado por un gran número de habitantes que pueden ser humanos o avatares controlados por agentes virtuales inteligentes que se involucran en interacciones complejas con su entorno y con los demás participantes. Un problema importante que impide la adopción generalizada de la tecnología de mundos virtuales en estos dominios es que, en general, los mundos virtuales son difíciles de construir y se tiene que emplear un gran esfuerzo en el diseño del entorno virtual 3D y en la programación de los agentes virtuales; pero es aún más difícil asegurar la validez de las interacciones de forma que se prevengan comportamientos no permitidos. Para abordar este problema, hemos desarrollado una solución integral que automatiza el diseño de estos mundos virtuales y de su población. Nuestro enfoque se basa en la utilización de las instituciones virtuales, que son mundos virtuales que regulan las interacciones de sus participantes. El enfoque principal de esta tesis está en explicar cómo los métodos existentes de especificación formal de las instituciones virtuales se pueden extender para traducir automáticamente la especificación institucional en un entorno interactivo 3D utilizando el enfoque de las gramáticas de formas (Shape Grammars) y para poblar, de forma también automática, este tipo de entornos con agentes virtuales. Las gramáticas de formas son una técnica visual potente para la generación de diseños 2D y 3D, pero el trabajo realizado hasta el momento en esta área no se adecua a las características de nuestro problema. Por lo tanto, en esta tesis hemos extendido los trabajos realizados en este campo y hemos desarrollado el framework “Shape Grammar Interpreter”, que se ocupa de las limitaciones de las soluciones existentes. Hemos utilizado este framework para el desarrollo del concepto de Virtual World Grammar, que es un subconjunto de las gramáticas de formas dirigido a la generación automática de mundos virtuales normativos. Como resultado de esta tesis, la Virtual World Grammar ha sido formalizada e implementada en un entorno de desarrollo que no sólo permite la generación automática de mundos virtuales normativos, sino también su implementación independiente de la plataforma (utilizando VIXEE, la infraestructura que se ha desarrollado como una parte importante de esta tesis). Otra contribución de esta tesis es el desarrollo de un mecanismo de generación automática de un gran número de agentes de software. Estos agentes son capaces de realizar interacciones inteligentes con objetos 3D dentro del entorno. Además, estos agentes son capaces de colaborar con avatares controlados por humanos, facilitar la resolución de sus problemas y asegurar que todas sus acciones se adhieren de forma estricta a las normas sociales de la institución. Para ello, hemos desarrollado un modelo general de agente virtual que permite situar a un agente en un mundo virtual normativo, generar sus propios objetivos en función de sus necesidades fisiológicas y psicológicas, así como generar dinámicamente los planes para satisfacer estos objetivos mediante la especificación institucional subyacente. Para ilustrar la utilidad de los métodos y técnicas desarrolladas en esta tesis, hemos aplicado éstas al campo de la simulación histórica, recreando la vida de la ciudad de Uruk. Hemos mostrado cómo nuestro enfoque permite crear un gran número de agentes diversos tanto en aspectos visuales como de comportamiento, así como la generación dinámica de los alimentos, herramientas y otros elementos que se utilizan para satisfacer sus objetivos, mientras actúan de forma correcta, históricamente hablando.

Data del Ajut	27 de jul. 2012
Idioma original	Anglès
Supervisor	Inmaculada Rodríguez (Director/a), Anton Bogdanovych (Director/a) & Josep Puyol Gruart (Tutor/a)