LIDA (когнитивная архитектура) - LIDA (cognitive architecture)

Для использования в других целях см. Лида (значения).

В LIDA (Агент интеллектуального распределения Learning) когнитивная архитектура интегрированный искусственный когнитивная система который пытается смоделировать широкий спектр познание в биологических системах - от восприятия / действия низкого уровня до рассуждений высокого уровня. Разработано в первую очередь Стэн Франклин и коллег из Университета Мемфиса, архитектура LIDA эмпирически обоснована наука о мышлении и когнитивная нейробиология. Помимо предоставления гипотез для дальнейших исследований, архитектура может поддерживать структуры управления для программные агенты и роботы. Предоставляя правдоподобные объяснения многим когнитивным процессам, концептуальная модель LIDA также предназначена как инструмент, с помощью которого можно подумать о том, как работает разум.

В основе архитектуры LIDA и соответствующей ей концептуальной модели лежат две гипотезы: 1) Большая часть когнитивных функций человека функционирует посредством часто повторяющихся (~ 10 Гц) взаимодействий, называемых когнитивными циклами, между сознательным содержанием, различными системами памяти и выбор действия. 2) Эти когнитивные циклы служат «атомами» познания, из которых состоят когнитивные процессы более высокого уровня.

Обзор

Хотя это ни то, ни другое символический ни строго коннекционист, LIDA представляет собой гибридную архитектуру, поскольку в ней используются различные вычислительные механизмы, выбранные по их психологической достоверности. Когнитивный цикл LIDA состоит из модулей и процессов, использующих эти механизмы.

Вычислительные механизмы

Архитектура LIDA использует несколько модулей, разработанных с использованием вычислительных механизмов, взятых из «нового ИИ». К ним относятся варианты Подражатель архитектуры,[1][2] разреженная распределенная память,[3][4] механизм схемы,[5][6] поведенческая сеть,[7][8] и архитектура подчинения.[9]

Психологические и нейробиологические основы

В качестве комплексной концептуальной и вычислительной когнитивной архитектуры архитектура LIDA предназначена для моделирования значительной части человеческого познания.[10][11] Архитектура LIDA, включающая широкий спектр когнитивных модулей и процессов, пытается реализовать и конкретизировать ряд психологических и нейропсихологических теорий, включая Теория глобального рабочего пространства,[12] ситуативное познание,[13] системы восприятия символов,[14] рабочая память,[15] память по аффордансам,[16] долговременная рабочая память,[17] и архитектура H-CogAff.[18]

Когнитивный цикл LIDA

Когнитивный цикл LIDA можно разделить на три фазы: фаза понимания, фаза внимания (сознания) и фаза выбора действия и обучения. В начале фазы понимания поступающие стимулы активируют детекторы низкоуровневых функций в сенсорной памяти. Выходные данные задействуют перцептивную ассоциативную память, где детекторы функций более высокого уровня передаются более абстрактным объектам, таким как объекты, категории, действия, события и т. Д. Результирующее восприятие перемещается в рабочую область, где указывает как временную эпизодическую память, так и декларативную память, создавая локальные ассоциации . Эти локальные ассоциации сочетаются с восприятием для создания текущей ситуационной модели, которая представляет собой понимание агентом того, что происходит прямо сейчас. Фаза внимания начинается с формирования коалиций наиболее значимых частей текущей ситуационной модели, которые затем конкурируют за внимание, то есть место в текущем сознательном содержании. Это сознательное содержание затем транслируется по всему миру, инициируя этап обучения и выбора действий. Новые сущности и ассоциации, а также усиление старых возникают по мере того, как сознательная трансляция достигает различных форм памяти, перцептивных, эпизодических и процедурных. Параллельно со всем этим обучением и с использованием сознательного содержания, возможные схемы действий создаются из процедурной памяти и отправляются в Выбор действия, где они соревнуются за поведение, выбранное для этого когнитивного цикла. Выбранное поведение запускает сенсомоторную память, чтобы выработать подходящий алгоритм для ее выполнения, что завершает когнитивный цикл.

История

Виртуальный Мэтти (V-Mattie) - это программный агент[19] который собирает информацию от организаторов семинаров, составляет объявления о семинарах на следующей неделе и каждую неделю рассылает их по электронной почте в список, который он постоянно обновляет, и все это без присмотра человека.[20] V-Mattie использовал многие вычислительные механизмы, упомянутые выше.

Баарс ' Теория глобального рабочего пространства (GWT) вдохновил преобразование V-Mattie в Conscious Mattie, программного агента с той же областью и задачами, архитектура которого включала механизм сознания в стиле GWT. Сознательный Мэтти был первым функционально, хотя и не феноменально, сознательным программным агентом. Сознательное Мэтти дало начало ИДА.

IDA (Intelligent Distribution Agent) был разработан для ВМС США[21][22][23] для выполнения задач, выполняемых персоналом отдела кадров, называемым подробными сотрудниками. По окончании дежурства каждого моряка ему или ей назначают новую заготовку. Этот процесс назначения называется распределением. Для выполнения этих новых заданий на флоте работает почти 300 штатных специалистов. Задача IDA - облегчить этот процесс, автоматизируя роль деталировщика. IDA прошла испытания бывшими деталями и принята на вооружение ВМФ. Различные агентства ВМС поддержали проект IDA на сумму около 1 500 000 долларов.

Архитектура LIDA (Learning IDA) изначально возникла в IDA путем добавления нескольких стилей и режимов обучения,[24][25][26] но с тех пор превратился в гораздо более крупную и универсальную программную среду.[27][28]

Сноски

  1. ^ Хофштадтер, Д. (1995). Флюидные концепции и творческие аналогии: компьютерные модели фундаментальных механизмов мышления. Нью-Йорк: Основные книги.
  2. ^ Маршалл, Дж. (2002). Metacat: самонаблюдательная когнитивная архитектура для построения аналогий. В У. Д. Грей и К. Д. Шунн (ред.), Труды 24-й Ежегодной конференции Общества когнитивных наук, стр. 631-636. Махва, Нью-Джерси: Lawrence Erlbaum Associates
  3. ^ Канерва, П. (1988). Редкая распределенная память. Кембридж, Массачусетс: MIT Press
  4. ^ Рао, Р. П., и Фуэнтес, О. (1998). Иерархическое изучение навигационного поведения в автономном роботе с использованием прогнозируемой разреженной распределенной памяти В архиве 2017-08-10 в Wayback Machine. Машинное обучение, 31, 87-113
  5. ^ Дрешер, Г.Л. (1991). Сделанные умы: конструктивистский подход к искусственному интеллекту
  6. ^ Чапут, Х. Х., Койперс, Б., и Мииккулайнен, Р. (2003). Конструктивистское обучение: нейронная реализация механизма схемы. Документ, представленный на Proceedings of WSOM '03: Workshop for Self-Organizing Maps, Kitakyushu, Japan
  7. ^ Маес, П. 1989. Как поступить правильно. Наука о связях 1: 291-323
  8. ^ Тиррелл, Т. (1994). Оценка механизма выбора поведения Маэса снизу вверх. Адаптивное поведение, 2, 307-348.
  9. ^ Брукс, Р.А. Интеллект без представления. Искусственный интеллект, 1991. Elsevier.
  10. ^ Франклин С. и Паттерсон Ф. Дж. Дж. (2006). Архитектура LIDA: добавление новых режимов обучения к интеллектуальному автономному программному агенту IDPT-2006 Proceedings (Integrated Design and Process Technology): Society for Design and Process Science
  11. ^ Франклин, С., Рамамурти, У., Д'Мелло, С., Макколи, Л., Негату, А., Сильва, Р., Датла, В. (2007). LIDA: вычислительная модель теории глобального рабочего пространства и развивающего обучения. В осеннем симпозиуме AAAI по ИИ и сознанию: теоретические основы и современные подходы. Арлингтон, Вирджиния: AAAI
  12. ^ Баарс, Б. Дж. (1988). Когнитивная теория сознания. Кембридж: Издательство Кембриджского университета
  13. ^ Варела Ф. Дж., Томпсон Э. и Рош Э. (1991). Воплощенный разум. Кембридж, Массачусетс: MIT Press
  14. ^ Барсалоу, Л. В. 1999. Системы восприятия символов. Поведенческие науки и науки о мозге 22: 577–609. MA: MIT Press
  15. ^ Баддели, А. Д., и Хитч, Г. Дж. (1974). Рабочая память. В Г. А. Бауэре (ред.), Психология обучения и мотивации (стр. 47–89). Нью-Йорк: Academic Press
  16. ^ Гленберг, А. М. 1997. Для чего нужна память. Поведенческие науки и науки о мозге 20: 1–19
  17. ^ Эрикссон, К. А. и В. Кинч. 1995 г. Долговременная рабочая память. Психологический обзор 102: 21–245
  18. ^ Сломан А. 1999. Какая архитектура требуется для агента, подобного человеку? В «Основах рационального агентства», под ред. М. Вулдридж и А. Рао. Дордрехт, Нидерланды: Kluwer Academic Publishers
  19. ^ Франклин, С., и Грессер, А., 1997. Это агент или просто программа? Таксономия для автономных агентов. Proceedings of the Third International Workshop on Agent Theories, Architectures, and Languages, опубликованные как Intelligent Agents III, Springer-Verlag, 1997, 21-35
  20. ^ Франклин, С., Грэссер, А., Олде, Б., Сонг, Х., и Негату, А. (1996, ноябрь). Виртуальный Мэтти - умный клерикальный агент. Документ, представленный на симпозиуме по воплощенному познанию и действию: AAAI, Кембридж, Массачусетс.
  21. ^ Франклин, С., Келемен, А., и МакКоли, Л. (1998). IDA: архитектура когнитивного агента Конференция IEEE по системам, человеку и кибернетике (стр. 2646–2651): IEEE Press
  22. ^ Франклин, С. (2003). ИДА: Сознательный артефакт? Журнал исследований сознания, 10, 47–66.
  23. ^ Франклин, С., и МакКоли, Л. (2003). Взаимодействие с IDA. В: Х. Хексмур, К. Кастельфранки и Р. Фальконе (ред.), Автономия агентов (стр. 159–186). Дордрехт: Клувер
  24. ^ Д'Мелло, Сидней К., Рамамурти, У., Негату, А., и Франклин, С. (2006). Механизм процедурного обучения для приобретения новых навыков. В книге Т. Ковач и Джеймс А. Р. Маршалл (редакторы), «Процесс адаптации в искусственных и биологических системах», AISB'06 (том 1, стр. 184–185). Бристоль, Англия: Общество изучения искусственного интеллекта и моделирования поведения
  25. ^ Франклин, С. (21–23 марта 2005 г.). Восприятие памяти и обучение: распознавание, категоризация и соотнесение. Доклад, представленный на Симпозиуме по развивающей робототехнике: Американская ассоциация искусственного интеллекта (AAAI), Стэнфордский университет, Пало-Альто, Калифорния, США
  26. ^ Франклин С. и Паттерсон Ф. Дж. Дж. (2006). Архитектура LIDA: добавление новых режимов обучения к интеллектуальному, автономному программному агенту Труды IDPT-2006 (Интегрированное проектирование и технология процессов): Общество дизайна и науки о процессах
  27. ^ Франклин, С., и Макколи, Л. (2004). Чувства и эмоции как мотиваторы и помощники в обучении Архитектуры для моделирования эмоций: междисциплинарные основы, серия весенних симпозиумов AAAI 2004 г. (том Технический отчет SS-04-02, стр. 48–51). Стэнфордский университет, Пало-Альто, Калифорния, США: Американская ассоциация искусственного интеллекта
  28. ^ Негату А., Д'Мелло, Сидни К. и Франклин С. (2007). Когнитивно-вдохновленное ожидание и механизмы упреждающего обучения для автономных агентов. В М. В. Бутц, О. Сиго, Г. Пеццуло и Г. О. Бальдассар (ред.), Труды третьего семинара по упреждающему поведению в адаптивных обучающих системах (ABiALS 2006) (стр. 108-127). Рим, Италия: Springer Verlag

внешняя ссылка