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. / This
thesis
advocates
the
use
of
non-‐gaming
virtual
worlds
as
a
significant
future
technology
for
the
domain
of
``serious
games’’
and
in
particular
e-‐*
applications
(e-‐
learning,
e-‐commerce,
e-‐government)
and
social
simulations.
In
such
systems,
a
3D
virtual
environment
is
populated
by
a
large
number
of
inhabitants
that
can
be
either
human-‐
controlled
avatars
or
intelligent
virtual
agents
who
engage
in
complex
interactions
with
their
virtual
environment
and
other
participants.
One
significant
problem
that
impedes
wide
adoption
of
the
virtual
worlds
technology
for
these
problem
domains
is
that
virtual
worlds
in
general
are
difficult
to
build,
and
significant
effort
has
to
be
put
into
designing
the
3D
virtual
environment
and
programming
virtual
agents;
but
it
is
even
harder
to
ensure
the
validity
of
participant
so
that
unauthorized
behavior
can
be
prevented.
To
address
this
problem,
we
have
developed
a
comprehensive
technological
solution
that
automates
the
design
of
such
virtual
worlds
and
its
population
with
virtual
agents.
Our
approach
is
based
on
the
utilization
of
virtual
institutions,
which
are
virtual
worlds
with
normative
regulation
of
participant
interactions.
The
key
focus
of
the
thesis
is
on
explaining
how
existing
methods
of
formal
specification
of
virtual
institutions
can
be
extended
to
automatically
translate
the
institutional
specification
into
an
interactive
3D
environment
using
the
shape
grammars
approach
and
automatically
populating
such
environments
with
virtual
agents.
Shape
grammars
represent
a
powerful
visual
technique
for
creating
procedural
2D
and
3D
designs,
but
existing
work
was
not
immediately
suitable
for
our
problem.
Thus,
we
have
extended
existing
work
and
developed
the
Shape
Grammar
Interpreter
framework,
which
addresses
the
limitations
of
existing
solutions.
This
framework
was
further
utilized
for
developing
the
concept
of
Virtual
World
Grammar,
which
is
a
sub-‐set
of
shape
grammars
targeting
automatic
generation
of
normative
virtual
worlds.
As
the
result
of
this
dissertation,
Virtual
Worlds
Grammars
constitute
a
strong
formalization
and
a
development
environment
not
only
enabling
automatic
generation
of
normative
virtual
worlds,
but
also
their
platform
independent
deployment
(using
the
VIXEE
infrastructure
that
has
been
developed
as
an
important
part
of
this
dissertation).
Another
significant
contribution
of
this
thesis
is
developing
a
mechanism
of
automatic
population
of
the
generated
environments
with
large
numbers
of
software
agents,
which
are
capable
of
intelligent
interactions
with
3D
objects
placed
in
the
environment.
Moreover,
these
agents
are
able
to
collaborate
with
human-‐controlled
avatars,
facilitate
their
problem-‐solving
and
ensure
that
all
their
actions
strictly
adhere
to
social
norms
of
the
given
institution.
For
this
purpose,
we
have
developed
a
general-‐purpose
virtual
agent
model
that
enables
an
agent
to
be
situated
within
any
normative
virtual
world,
generate
its
own
goals
based
on
its
current
physiological
and
psychological
needs,
as
well
as
to
dynamically
generate
plans
for
satisfying
these
goals
using
the
underlying
institutional
specification.
To
illustrate
the
usefulness
of
the
developed
technology,
we
have
applied
it
to
the
domain
of
historical
simulation,
where
we
show
how
virtual
world
grammars
and
automatically
generated
virtual
agents
can
be
used
for
re-‐enacting
everyday
life
of
ancient
people
in
one
of
humanity's
first
cities,
the
city
of
Uruk.
We
showed
how
our
approach
allows
to
create
a
large
number
of
visually
and
behaviorally
diverse
agents,
as
well
as
dynamically
generating
food,
tools
and
other
items
that
they
can
utilize
to
satisfy
their
goals,
while
acting
in
a
historically
correct
way.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:TDX_UAB/oai:www.tdx.cat:10803/117675 |
| Date | 27 July 2012 |
| Creators | Trescak, Tomás |
| Contributors | Rodríguez Santiago, Inmaculada, Bogdanovych, Anton, Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Ciències de la Computació |
| Publisher | Universitat Autònoma de Barcelona |
| Source Sets | Universitat Autònoma de Barcelona |
| Language | English |
| Detected Language | Spanish |
| Type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| Format | 230 p., application/pdf |
| Source | TDX (Tesis Doctorals en Xarxa) |
| Rights | ADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs., info:eu-repo/semantics/openAccess |
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