A cognitive architecture based on an amygdala thalamo cortical model for developing new goals and behaviors : application in humanoid robotics

Cognitive development concerns the evolution of human mental capabilities, through experience earned during life; however, the way human beings develop new goals and behaviors during their lifetime is not completely understood. Many researches have been done in order to realize agents that could develop autonomously through experience, interacting with the environment and adapting to it. Different approaches in robotics aim to realize this kind of agents, from behavior-based robotics to developmental robotics. An important feature needed to accomplish this objective is the self-generation of motivations and goals, as well as the development of complex behaviors consistent with them. The objective of this thesis is to realize a bio-inspired cognitive architecture, based on an amygdala-thalamo-cortical model, capable of autonomously develop new goals and behaviors. This cognitive architecture has been implemented and tested using a humanoid robot. Experimental results show the main features of the architecture: the development of new goals starting from hard-coded ones, and the generation of complex movements consistent with those goals. Despite the architecture is still under development, good experimental results demonstrate that it is a good starting point in order to develop a more complex and effective system.

Lo sviluppo cognitivo riguarda l'evoluzione delle capacità mentali umane, attraverso l'esperienza ottenuta durante la vita; tuttavia, il modo in cui gli esseri umani sviluppano nuovi obiettivi e comportamenti durante la loro vita non è completamente noto. Numerose ricerche sono state fatte per realizzare agenti che si possano sviluppare autonomamente attraverso l'esperienza, interagendo con l'ambiente e adattandosi ad esso. Diversi approcci in robotica mirano a realizzare questo tipo di agenti, dalla behavior-based robotics alla developmental robotics. Un'importante caratteristica necessaria per raggiungere questo obiettivo è l'auto-generazione di motivazioni e obiettivi, così come lo sviluppo di comportamenti complessi coerenti con questi ultimi. L'obiettivo di questa tesi è quello di realizzare un'architettura cognitiva bio-ispirata, sulla base di un modello amigdala-talamo-corticale, in grado di sviluppare autonomamente nuovi obiettivi e comportamenti. Quest'architettura cognitiva è stata implementata e testata utilizzando un robot umanoide. I risultati sperimentali mostrano le principali caratteristiche dell'architettura: lo sviluppo di obiettivi a partire da quelli preimpostati, e la generazione di movimenti complessi coerenti con tali obiettivi. Nonostante l'architettura sia ancora in fase di sviluppo, buoni risultati sperimentali dimostrano che è un buon punto di partenza per lo sviluppo di un sistema più complesso ed efficace.