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dc.contributor.advisorVidal, Creto Augusto-
dc.contributor.authorGomes, Gilzamir Ferreira-
dc.date.accessioned2025-08-18T15:03:56Z-
dc.date.available2025-08-18T15:03:56Z-
dc.date.issued2025-
dc.identifier.citationGOMES, Gilzamir Ferreira. Integração de homeostase, aprendizado por reforço e emoções no projeto de personagens virtuais autônomos. 2025. 94 f. Tese (Doutorado em Ciência da Computação) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufc.br/handle/riufc/82050-
dc.description.abstractGame development is a process that involves experimenting with mechanics and scenarios before design decisions can be effectively validated. The advancement in the processing power of modern computers, along with the emergence of efficient algorithms and approaches for automatic content generation, has significantly expanded the possibilities for creating virtual worlds. Although robust techniques such as navigation meshes (navmesh) and behavior trees (behavior trees) have been developed, the design of autonomous characters still relies heavily on heuristics, often developed in an ad hoc manner and with a significant amount of pre-scripted behavior. This work argues that the development of autonomous virtual characters can benefit from behavior modeling paradigms inspired by biological processes. This work proposes a bio-inspired model that integrates homeostasis, reinforcement learning, and emotions to enhance the behavioral plausibility of characters in three fundamental aspects: increasing behavioral variability, generating emotions consistent with experienced situations, and adapting to environmental changes, either without the need for retraining or with minimal retraining. Additionally, behavioral variability can be controlled to create different character profiles, which is particularly useful for balancing video games. Homeostasis is used as a basis to regulate the internal balance of characters, generating complex behaviors from simulated physiological needs. However, since it is not necessary to directly imitate physiological aspects of biological beings, simulated homeostasis offers greater flexibility, allowing the inclusion of variables not necessarily related to the concept of biological physiology but that the agent must maintain in balance, such as minimum and maximum distance from other characters. Reinforcement learning enables characters to adjust their actions based on previous experiences and the reinforcement generated by seeking homeostatic balance. Finally, emotions modulate the interaction between homeostasis and learning, increasing the explainability of character behaviors, which facilitates the acceptance and understanding of these behaviors by human participants in virtual worlds. This work demonstrates how these components can be combined to construct a coherent model of an autonomous virtual character.pt_BR
dc.language.isopt_BRpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.titleIntegração de homeostase, aprendizado por reforço e emoções no projeto de personagens virtuais autônomospt_BR
dc.typeTesept_BR
dc.contributor.co-advisorCavalcante Neto, Joaquim Bento-
dc.description.abstract-ptbrO desenvolvimento de jogos é um processo que envolve a experimentação de mecânicas e cenários antes que decisões de projeto possam ser efetivamente validadas. O avanço no poder de processamento dos computadores modernos, aliado ao surgimento de algoritmos e abordagens eficientes para a geração automática de conteúdo, ampliou significativamente as possibilidades de criação de mundos virtuais. Embora técnicas robustas, como malhas de navegação (navmesh) e árvores de comportamento (behavior trees), tenham sido desenvolvidas, o design de personagens autônomos ainda depende muito de heurísticas muitas vezes desenvolvidas de forma ad-hoc e com muito comportamento pré-programado. Este trabalho defende que o desenvolvimento de personagens virtuais autônomos pode se beneficiar de paradigmas de modelagem comportamental inspirados em processos biológicos. Este trabalho propõe um modelo bio-inspirado que integra homeostase, aprendizado por reforço e emoções com o objetivo de aprimorar a plausibilidade comportamental dos personagens em três aspectos fundamentais: aumento da variabilidade comportamental, geração de emoções coerentes com as situações vivenciadas e adaptação a mudanças no ambiente, seja sem necessidade de retreinamento ou com retreinamento mínimo. Além disso, a variabilidade comportamental pode ser controlada para criar diferentes perfis de personagens, o que é particularmente útil no balanceamento de jogos eletrônicos. A homeostase é utilizada como base para regular o equilíbrio interno dos personagens, gerando comportamentos complexos a partir de necessidades fisiológicas simuladas. No entanto, por não ser necessário imitar diretamente aspectos fisiológicos de seres biológicos, a homeostase simulada apresenta maior flexibilidade, podendo incluir variáveis não necessariamente relacionadas com o conceito de fisiologia biológica, mas que o agente deve manter em equilíbrio, como a distância mínima e máxima em relação a outros personagens. O aprendizado por reforço permite que os personagens ajustem suas ações com base em experiências prévias e no reforço gerado pela busca de equilíbrio homeostático. Por fim, as emoções modulam a interação entre homeostase e aprendizado, aumentando a explicabilidade dos comportamentos dos personagens, o que facilita a aceitação e compreensão desses comportamentos pelos participantes humanos nos mundos virtuais. Este trabalho demonstra como esses componentes podem ser combinados para a construção de um modelo coerente de personagem virtual autônomo.pt_BR
dc.title.enIntegration of homeostasis, reinforcement learning, and emotions in the design of autonomous virtual characterspt_BR
dc.subject.ptbrPersonagens virtuais autônomospt_BR
dc.subject.ptbrHomeostasept_BR
dc.subject.ptbrAprendizado por reforçopt_BR
dc.subject.ptbrRedes neuraispt_BR
dc.subject.enAutonomous virtual characterspt_BR
dc.subject.enHomeostasispt_BR
dc.subject.enReinforcement learningpt_BR
dc.subject.enNeural networkspt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOpt_BR
local.author.latteshttp://lattes.cnpq.br/2354063080252143pt_BR
local.advisor.latteshttp://lattes.cnpq.br/9499398320838094pt_BR
local.co-advisor.latteshttp://lattes.cnpq.br/0866205347972203pt_BR
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