Формула эмоций

Формулы эмоций.
Леонтьев В.О.,lerych@paco.net, АК Аккредо
В статье предлагается формула эмоций, обобщающая формулу П.В. Симонова, формулу У.Джеймса для
самооценки и теорию эмоций П.К. Анохина.
В психике человека и достаточно высокоразвитых животных формируются модели
окружающей среды. Этот факт является общим местом в современной науке о поведении.
В разное время и разными авторами эти модели назывались когнитивными схемами (К.
Левин) или когнитивными картами (Э.Толмен). Мы будем пользоваться синонимичным
общенаучным термином «модель», принятым в настоящее время. Если говорить о
конструировании автономных роботов, способных к самостоятельному поиску
необходимых ресурсов, то для адекватного поведения им также необходима способность
самостоятельно формировать модели окружающей действительности.
Но, даже имея адекватную модель, принятие оптимального решения о поведении в
реальном времени может оказаться достаточно сложным. Поэтому в психике человека и
животных имеется упрощенный механизм оценки ситуации и принятия решений, который
называется эмоциями. Эмоции оценивают ситуацию не по всем, описывающим ее
параметрам, которых может оказаться достаточно много, а лишь по нескольким наиболее
важным для носителя психики. Соответственно, эмоции могут запускать не то поведение,
которое оптимально в данной ситуации, а некоторое другое, которое, вероятно, в среднем
хорошо «зарекомендовало» себя в процессе эволюции в аналогичных ситуациях.
Исходя из этих соображений, под эмоциями будем подразумевать психический
(кибернетический) механизм управления поведением, оценивающий ситуацию по
некоторому набору параметров (свой набор для каждой конкретной эмоции) и
запускающий соответствующую программу поведения (свою для каждого вида эмоций).
Кроме того, каждая эмоция имеет специфическую субъективную окраску. Однако, этот
аспект мы не будем рассматривать, ввиду невозможности его реализации у роботов.
Приведенное определение предполагает, что вид эмоции определяется соответствующим
набором параметров. Две различные эмоции должны определяться различным набором
параметров или областью их значений. Ниже будут описаны группы параметров для
восьми эмоций. Кроме того, в психологии описаны различные характеристики эмоций:
знак и сила (В.Вундт), время возникновения относительно ситуации – предшествующие
или констатирующие ([2]) и т.п. Любая теория эмоций должна давать возможность
объективного определения этих характеристик. В. Вундт силу эмоций определял через
интенсивность соответствующего субъективного ощущения [1]. Это дало ему
возможность построить зависимость силы эмоции от интенсивности внешнего
воздействия. Но такое определение не дает возможности применить его при
конструировании роботов. В качестве объективного определения силы эмоции можно
попытаться взять количество энергии в единицу времени, выделенное организмом на
выполнение соответствующего поведения.
Параметры эмоции должны определять и ее силу. Такую зависимость называют формулой
эмоций. Известны две подобные формулы – формула П.В. Симонова и формула для
самооценки (самоуважения) У. Джеймса. Формула П.В. Симонова имеет вид
Э = F(П, Ин – Ис)
Э – сила эмоции и ее знак, П – величина потребности, Ин – информация о средствах
объективно необходимых для удовлетворения потребности, Ис - информация о
существующих средствах, которыми субъект реально располагает. В сложных ситуациях
величину Ин – Ис невозможно определить в количественных единицах, поэтому формула
теряет конкретность.
Самооценку или эмоцию самоуважения Джеймс определил как дробь, в числителе
которой уровень достижений Уд (т.е. величина достигнутой цели), а в знаменателе
уровень притязаний Упр (желаемая величина цели). Сейчас поставим себе целью обобщить
формулы Симонова и Джеймса и сделать их применимыми в более широком классе
ситуаций.
Нужно учесть тот факт, что эмоция у разных людей в одной и той же ситуации или даже у
одного человека в различных психических состояниях может быть различной и
определяться когнитивной структурой представлений (сложностью и точность модели) о
ситуации. Чем сложнее эта структура, тем больше параметров будут ее описывать.
Начнем рассмотрение с самой простой структуры, описываемой одним параметром.
1.Уровень достижений. Если человек обладает некоторой потребностью величиной П, то
если ему удается получить (потерять) ресурс, удовлетворяющий потребность Уд > 0 (Уд <
0), то эмоция будет положительной(отрицательной).
Е = F(П, Уд),
Функция F должна быть монотонно возрастающей и F(П, 0) = 0. Конкретный вид этой
функции может быть различным у различных людей и даже меняться у одного человека в
зависимости от состояния. При конструировании роботов конструктор может выбирать
вид этой функции в зависимости от своих целей и получать агрессивных, робких,
стеснительных и т.п. роботов.
Если ресурс измеряется в физических единицах, то величина потребности П будет
измеряться в тех же единицах. Если же потребность или цель является величиной
качественной (потребность жить, например), то для ее количественного измерения нужно
вести понятие ценности потребности. Сейчас для простоты будем рассматривать только
измеримые потребности.
В [4] эмоция определяется как производная по времени от некоторой целевой функции.
Если целевая функция возрастает, то эмоция положительная, если убывает, то
отрицательная. Если в качестве целевой функции взять Уд, то представления из [4]
совпадут с описанными выше. Но это только частный случай. Далее будут описаны
другие более сложные параметры и ситуации.
2.Уровень притязаний. Пусть теперь у человека перед описанной выше неизвестной
ситуацией есть субъективное желание получить 100$ и меньшая сумма его никак не
устраивает. Это означает, что уровень притязаний в данной ситуации равен 100$, У пр =
100$. Если выигрыш будет больше 100$, то эмоция будет положительной, если меньше
100, то отрицательной. При этом объективная потребность П может иметь любое другое
значение. Запишем этот факт в виде формулы
Е = F(П, Уд - Упр).
Здесь, как и в формуле Джеймса, эмоция зависит только от уровня достижений и уровня
притязаний. Однако эти два фактора могут определять не только эмоцию самоуважения.
Возникшая эмоция может быть радостью, удовлетворением, гордостью при Уд > Упр или
горем, гневом, стыдом при Уд < Упр.
Эту формулу можно считать количественным выражением теории эмоций К.В. Анохина.
Поставленная цель количественно описывается величиной Упр, степень достижения цели
описывается величиной Уд. Если цель достигнута, т.е. Уд – Упр > 0 , то возникает
положительная эмоция. Если цель не достигнута, то возникает отрицательная эмоция.
3. Уровень затрат. Пусть человеку известно, что он может заработать некоторую сумму,
проделав определенную работу. Каждый человек в состоянии оценить стоимость своего
труда. Назовем оценку стоимости своего труда человеком уровнем затрат Уз. Если
вознаграждение Уд будет больше уровня затрат, то эмоция будет положительной, если
меньше, то отрицательной
Е = F(П, Уд – Уз).
4. Личное среднее или средний уровень достижений. Пусть исход ситуации точно не
известен, но человек уже много раз в эту ситуацию попадал, и средний выигрыш был
равен личному среднему Мл. Теперь если выигрыш больше привычного выигрыша, то
эмоция будет положительной, если меньше, то отрицательной
Е = F(П, Уд – Мл).
5. Социальное среднее.
Величина эмоции может зависеть от среднего уровня достижений не только индивида, но
и его социального окружения. Например, если человек получает зарплату,
удовлетворяющую его материальные потребности, но при этом все его знакомые
зарабатывают заметно больше, т.е. уровень достижений заметно меньше социального
среднего Мс, то эмоция может быть отрицательной.
Е = F(П, Уд – Мс).
Обратим внимание, что все предыдущие формулы относятся к констатирующим эмоциям,
т.к. используют известную величину уровня достижений и оценивают эмоцию,
возникающую после окончания ситуации. Теперь рассмотрим предшествующие эмоции,
возникающие перед началом ситуации, когда уровень достижений еще не известен.
1.Оценка уровня достижений. До начала ситуации выигрыш или проигрыш никогда
точно не известен. Можно говорить только о величине его оценки ОУд. В простейшей
ситуации, когда у человека есть только оценка уровня достижений, величина
предшествующей эмоции определяется одним информационным аргументом
Е = F(П, ОУд).
2.Оценка уровня затрат. До начала развития ситуации можно говорить лишь об оценке
уровня затрат ОУз. Если оценка возможного выигрыша больше оценки возможных затрат,
то предшествующая эмоция будет положительной, если нет, то отрицательной.
Е = F(П, ОУд – ОУз).
Например, если кошка видит воробья сидящего на вершине огромного дерева, то оценкой
возможного выигрыша будет маленький воробей, а оценкой уровня затрат будет трудный
подъем на вершину дерева. Если окажется, что ОУд < ОУз, то эмоция будет отрицательной
и кошка не прельстится возможным завтраком
Наоборот, рабочий из двух одинаково оплачиваемых работ (одинаковая оценка уровня
достижений) выбирает ту, где можно затратить меньше времени и труда (меньше ОУз),
т.к. в этом случае возникает большая предшествующая эмоция.
3.Допустимый уровень затрат. Все приведенные формулы для предшествующих
эмоций достаточно похожи на формулу П.В. Симонова и являются ее аналогами.
Меняется лишь смысл аргументов. Приведем пример, который еще более точно будет
соответствовать этой формуле.
За вынос стула из театра монтер Мечников потребовал двадцать рублей. Эту величину
можно отождествить с оценкой уровня затрат ОУз = 20, которая в данном случае будет
точно известной, и является аналогом Ин. Однако в наличии у О. Бендера было лишь 3
рубля. Эту величину назовем максимальным или допустимым уровнем затрат ДУз = 3, и
будем считать ее аналогом Ис. Т.к. ОУз больше ДУз, то у героя романа должна
возникнуть отрицательная эмоция.
Е = F(П, ДУз – ОУз).
4.Вероятность достижения цели. Чем больше вероятность приятного (неприятного)
события, тем больше положительная (отрицательная) предшествующая эмоция. Во все
предыдущие формулы для предшествующих эмоций нужно ввести зависимость от
вероятности события. Теперь, пользуясь описанными факторами, запишем
индивидуальные формулы для нескольких конкретных эмоций.
1.Однопараметрические эмоции.
Пусть ситуация оценивается только по одному ресурсному параметру Уд в случае
констатирующих или ОУд в случае предшествующих эмоций. Для конкретности можно
представить игрока, играющего в новую для себя игру, не представляющего, что можно от
нее ожидать.
Радость. Если игрок выиграл некую сумму Уд > 0, то возникает эмоция радости силой
Е = F(П, Уд). Т.к. потребность П входит во все формулы эмоций, то для краткости не
будем ее записывать и будем подразумевать по умолчанию.
Горе. Если игрок проиграл Уд < 0, то возникает горе силой Е = F(Уд).
Надежда. Если игрок до начала игры предполагает выигрыш ОУд > 0, то возникает
эмоция надежды силой Е = F(р, n, ОУд), где р – оценка вероятности выигрыша, n –
параметр, характеризующий степень новизны ситуации. Чем больше новизна, тем, вообще
говоря, меньше надежда. Но нельзя исключать субъектов с другим видом этой
зависимости.
Страх. Если до начала игры предполагается проигрыш ОУд < 0, то возникает эмоция
страха силой Е = F(р, n, ОУд), где р, n –те же параметры.. Чем больше новизна, тем больше
страх.
2. Двухпараметрические эмоции.
Гнев. Пусть после завершения ситуации цель не была достигнута Уд < 0 в результате
возникновения некоторой помехи. Пусть оценка энергетических (или каких-либо других)
затрат для преодоления этой помехи равна ОУз. Пусть энергетический ресурс, имеющийся
в наличии равен ДУз. Если человек чувствует себя в состоянии преодолеть препятствие
ОУз - ДУз < 0
то возникает эмоция гнева силой Е = F( Уд , ОУз - ДУз).
Удовлетворение. Пусть после завершения ситуации цель была достигнута Уд > 0. До
ситуации имелся энергетический ресурс ДУз. Пусть при этом предварительно усилия,
необходимые для достижения результата оценивались величиной ОУз., причем ОУз - ДУз
< 0, т.е. предполагавшиеся затраты были меньше допустимых и цель оказалась
достигнутой в результате усилий субъекта. Тогда возникнет эмоция удовлетворения
величиной Е = F( Уд , ОУз - ДУз).
Интерес. Пусть в некоторой ситуации предполагается возможность получения
некоторого ресурса ОУд > 0 или достижения цели. Возможные затраты оцениваются
величиной ОУз, а энергетический ресурс, имеющийся в наличии равен ДУз, причем ОУз ДУз < 0, т. е. человек чувствует в себе силы преодолеть любые препятствия в данной
ситуации. Тогда возникает эмоция интереса силой
Е = F( р, n, ОУд , ОУз - Уз), где р – параметр, зависящий от вероятности получения ресурса
и степени его новизны. Чем больше новизна, тем сильнее эмоция интереса.
Пренебрежение. Пусть в некоторой ситуации предполагается возможность утраты
некоторого ресурса ОУд < 0. Однако при этом имеется запас ДУз энергетического (или
другого) ресурса, превосходящий оценку затрат ОУз, необходимых для достижения
аналогичной цели ОУз - ДУз < 0. В этом случае возникает эмоция пренебрежения к утрате
силой
Е = F( р, n, ОУд , ОУз - Уз). Чем меньше новизна и чем более привычным является
теряемый ресурс, тем сильнее пренебрежение.
Теперь нужно заметить, что одна и та же эмоция у разных людей, и даже у одного и того
же человека в разных состояниях психики, может возникать в различных ситуациях и
определяться различным числом параметров. Это зависит от степени сложности модели
реальности, в рамках которой происходит оценка ситуации. Например, при простейшем
уровне восприятия ситуации любое появление опасности (крупного хищника, например)
приводит к возникновению страха. Но если человек дополнительно учитывает
возможность избежать этой опасности (залезть на дерево), то страх будет слабее или,
вообще, исчезнет.
Теперь опишем двухпараметрическое представление первой четверки эмоций.
Радость. Пусть после завершения ситуации цель была достигнута Уд > 0, но не в
результате затраченных усилий, а в результате не зависящих от субъекта обстоятельств.
Пусть при этом предварительно усилия, необходимые для достижения результата
оценивались величиной ОУз, а имевшийся ресурс был равен ДУз, причем ОУз - ДУз > 0,
т.е. получилось то, что сначала оценивалось как невозможное. Тогда возникнет эмоция
радости величиной Е = F( Уд , ОУз - ДУз). В частном случае при фиксированном втором
аргументе сила эмоции будет зависеть только от Уд.
Горе. Пусть после завершения ситуации цель не была достигнута Уд < 0. Пусть оценка
энергетических (или каких-либо других) затрат для исправления ситуации к лучшему
равна ОУз. Пусть энергетический ресурс, имеющийся в наличии равен ДУз. Если человек
чувствует себя не в состоянии исправить ситуацию ОУз - ДУз > 0, то возникнет эмоция
горя величиной Е = F( Уд , ОУз - ДУз).
Надежда. Пусть в некоторой ситуации предполагается возможность получения
некоторого ресурса ОУд > 0 или достижения цели. Возможные затраты оцениваются
величиной ОУз, а энергетический ресурс, имеющийся в наличии равен ДУз, причем ОУз ДУз < 0, т. е. человек не чувствует в себе силы преодолеть препятствия в данной ситуации.
Тогда возникает эмоция надежды силой
Е = F( р, n, ОУд , ОУз - ДУз).
В [3] предлагается принцип выбора подцелей в процессе принятия решения, в
соответствии с которым, на каждом шаге подцель выбирается так, чтобы максимизировать
вероятность достижения конечной цели. Если все параметры, определяющую эмоцию
надежды достижения цели, кроме вероятности р одинаковы на всех подцелях, максимум
вероятности будет совпадать с максимумом надежды и выбор подцелей будет
происходить именно так. Т.е. принцип Е.Е. Витяева справедлив в частном
однопараметрическом случае. Если же эмоция надежды определяется в более сложной
двухпараметрической модели, то дополнительное влияние уровня затрат может привести
к несовпадению максимума вероятности с максимумом эмоции. Т.е. в
двухпараметрической модели принцип Е.Е. Витяева может оказаться не верным.
Страх. Пусть в некоторой ситуации предполагается возможность утраты некоторого
ресурса ОУд < 0. При этом имеющийся запас ДУз энергетического (или другого) ресурса,
меньше оценки затрат ОУз, необходимых для достижения цели ОУз - ДУз > 0. В этом
случае возникает эмоция страха силой
Е = F( р, n, ОУд , ОУз - ДУз).
Восемь описанных эмоций отличаются по трем бинарным признакам.
1. Знак эмоции, положительный Уд > 0, ОУд > 0 или отрицательный Уд < 0, ОУд < 0.
2. Время возникновения эмоции относительно ситуации. Предшествующие эмоции
(до ситуации), Е зависит от ОУд. Констатирующие эмоции (после ситуации), Е
зависит от Уд.
3. Избытка (ОУз - ДУз < 0) или недостатка (ОУз - ДУз > 0) ресурса. При избытке
ресурса активность субъекта направляется на изменение ситуации, поэтому
соответствующие эмоции можно назвать направленными на объект. При
недостатке ресурса субъект пытается сам приспособиться к ситуации.
Соответствующие эмоции можно назвать направленными на себя.
Для графической иллюстрации все восемь эмоций можно расположить в вершинах куба,
см. рис1.
интерес
надежда
удовлетворение
радость
пренебреже
ние
страх
гнев
горе
Рис.1. Верхняя грань – положительные эмоции Уд > 0, ОУд > 0.
Нижняя грань – отрицательные эмоции Уд < 0, ОУд < 0.
Левая грань – предшествующие эмоции, зависят от ОУд.
Правая грань – констатирующие эмоции, зависят от Уд.
Передняя грань – направлены на себя, ОУз - ДУз > 0.
Задняя грань – направлены на объект ОУз - ДУз < 0.
1.Веккер Л.М. Психика и реальность. Единая теория психических процессов.Смысл, М.
1998.
2.Вилюнас В.К. Психологические механизмы мотивации человека. М., 1990.
3.Витяев Е.Е. Принятие решений. Переключающая и подкрепляющая функции эмоций //
VIII Всероссийская научно-техническая конференция "Нейроинформатика-2006",
Сборник научных трудов, Москва, 2006.
4.Фоминых И.Б. Эмоции как аппарат оценок поведения интеллектуальных систем. КИИ2006.