这篇文章属于类型b，是一篇科学论文，但不是单一原创研究的报告，因此以下是基于文献内容生成的学术报告：
作者与机构、发表时间与期刊、主题
本文的主要作者为Norman I. Badler、Martha S. Palmer和Rama Bindiganavale，分别隶属于University of Pennsylvania的Center for Human Modeling and Simulation（计算机与信息科学中心）。本文发表于1999年8月的《Communications of the ACM》（Volume 42, No. 8）。文章以虚拟人类（Virtual Humans）的动画控制与实时交互为主题，详细探讨了虚拟人类的建模、控制架构与在各种场景中的实际应用。
主要观点及详解
虚拟人类的技术在外观、功能、时间响应、自主性和个性化等多个维度上取得了显著的进步。然而，文中强调了构建实时虚拟人类面临的挑战。尽管影视制作中可以看到复杂的虚拟角色，但这些角色通常是为单一场景服务，缺乏自主性与人类互动的能力。虚拟人类之所以特别困难在于，所谓“人类化”不仅仅依赖精美的外观设计，还需要自然的动作、反应、自主决策和上下文敏感的交互。
支持论据：
作者将虚拟人类应用于多种场景，包括：工程（虚拟原型设计）、虚拟会议（增强远程参与）、监测（人体运动数据解释）、虚拟环境（训练与可视化）、游戏（实时交互人物）、教育（交互指导）和军事训练。各领域所需的精度或“拟真度”不同，但都要求逼真地模拟人类的基本特征与行为。
文中列举了建模虚拟人类时需要考虑的五个基本维度：外观、功能、时间、自主性、个性化。对于不同的应用领域，这些维度的优先级和要求有所不同。
1. 外观（Appearance）
包括2D绘画、3D线框图、多面体、曲面到真实的解剖模型，如肌肉、脂肪、衣物和生理影响（如汗水或伤害）。
2. 功能（Function）
从卡通化骨架模型发展到支持多关节、致力等生理特性，并可以模拟技能、心理模型和团队协作。
3. 时间（Time）
从离线动画处理到实时多代理协同行为，这要求虚拟人类能够在限定的时间框架内表现出自然的行为。
4. 自主性（Autonomy）
从单纯绘制到决策领导的复杂行为，如交互性通信和自主意图表达。
5. 个性化（Individuality）
支持角色个体差异化建模，包括文化背景、个性、心理-生理轮廓等。一个成功的虚拟角色需要根据具体应用调整这五个维度的参数，以满足实际需求。
支持数据：
文章中通过表格列举了不同应用场景对这五个维度的具体需求，例如卡通和游戏强调外观，而医学领域更关注功能与性能。
文章重点介绍了虚拟人类控制系统的多层架构设计，包括三个主要层次：低级运动技能（Motor Skills）、中级并行自动机控制（Parallel Automata Controller）和高级概念化行为表示（Conceptual Action Representation, PAR）。
1. 图形模型（Graphical Models）
虚拟人类通常由几何外皮和关节骨骼基础结构构成，低级控制通过几何变形实现逼真的物理动作。此外，服装和复杂姿态（如关节表面平滑及肌肉模拟）也是通过特殊方法实现的。
2. 运动技能（Motor Skills）
包括：存储或脚本化的动作序列，通过平衡调整的姿态变化，手部抓取动作，步行、跑步等等动态移动，以及表情控制（面部与眼部动作）。这些动作生成器允许同时执行多个操作，例如同时行走、说话与咀嚼。
3. 并行状态转换网络（Parallel Automata Networks, PAT-Nets）
论文提出了并行组织架构的优势。PAT-Nets通过节点和条件连接实现非线性动画的动态实时执行，使虚拟人类具备了反应能力与基本决策能力。相比传统时间轴动画模式，这种设计更适合模拟自主决策和人类化行为。
文章还提出了通过自然语言（Natural Language）操控虚拟人的理念，特别是“参数化行为表示”（Parameterized Action Representation, PAR）的实现方法。
PAR允许将自然语言指令（如“走到门前并慢慢转动门把手”）转化为可执行的动作。尽管语言描述中可能省略一些具体细节（如如何抓住门把手），但PAR通过“适配条件、准备动作和子动作”等形式补充这些细节。PAR支持以下特性：
- 显示与隐式操作条件的识别
- 动作的预处理与子步骤执行
- 使用自然语言解析器（如NL2PAR模块）实现动作语义与PAT-Nets的衔接
通过PAR架构，虚拟人类能够接收高层次指令并生成细致的多层次动作，这种设计使人机交互更加自然。
文章列举了多种基于虚拟人类的实验项目，如“Jack’s Moose Lodge”等，其中的虚拟服务员可以基于简单指令自动互动，具体活动包括为客人续杯等。此外，虚拟军事检查站场景展示了复杂虚拟人类在多人合作和实时行动中的潜力。
作者展望未来五年内虚拟人类的进一步发展：
- 拥有个性化与情感状态
- 具备实时互动的语言理解能力
- 用户可以直观地通过自然语言指挥虚拟同伴
论文意义与科学价值 本文从虚拟人类的构建、控制到实际应用的角度，详细探讨了其在多维度发展的现状与未来潜力。这些虚拟人类不仅可以增强工业设计、教育、医疗等领域的效率，还可以在人机交互中为使用者提供更具沉浸感的体验。虚拟人类在网络化和虚拟现实中的普及应用将加速虚拟社区和经济体系的建立。
由此可见，文中提出的多层次控制架构与动作为未来虚拟人类研究提供了有效参考，同时也描绘了跨领域应用中的广阔前景。