論文の概要: Active Inference Tree Search in Large POMDPs
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.13860v5
- Date: Tue, 08 Oct 2024 09:34:01 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-10-10 14:26:01.023093
- Title: Active Inference Tree Search in Large POMDPs
- Title（参考訳）: 大規模PMMDPにおけるアクティブ推論木探索
- Authors: Domenico Maisto, Francesco Gregoretti, Karl Friston, Giovanni Pezzulo,
- Abstract要約: POMDPsにおける新しい計画手法--Active Inference Tree Search (AcT)について紹介する。
AcTは、神経科学(Active Inference)における主要な計画理論の規範的性格と生物学的リアリズムと、AIにおける木探索法のスケーラビリティを組み合わせたものである。
シミュレーションの結果、AcTはサンプリングベース手法に挑戦する二分木、適応探索を必要とする問題、そしてAcTが最先端のPOMDPソリューションを再現する大規模POMDP問題「RockSample」をうまくナビゲートしていることがわかった。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: The ability to plan ahead efficiently is key for both living organisms and artificial systems. Model-based planning and prospection are widely studied in cognitive neuroscience and artificial intelligence (AI), but from different perspectives--and with different desiderata in mind (biological realism versus scalability) that are difficult to reconcile. Here, we introduce a novel method to plan in POMDPs--Active Inference Tree Search (AcT)--that combines the normative character and biological realism of a leading planning theory in neuroscience (Active Inference) and the scalability of tree search methods in AI. This unification enhances both approaches. On the one hand, tree searches enable the biologically grounded, first principle method of active inference to be applied to large-scale problems. On the other hand, active inference provides a principled solution to the exploration-exploitation dilemma, which is often addressed heuristically in tree search methods. Our simulations show that AcT successfully navigates binary trees that are challenging for sampling-based methods, problems that require adaptive exploration, and the large POMDP problem 'RockSample'--in which AcT reproduces state-of-the-art POMDP solutions. Furthermore, we illustrate how AcT can be used to simulate neurophysiological responses (e.g., in the hippocampus and prefrontal cortex) of humans and other animals that solve large planning problems. These numerical analyses show that Active Tree Search is a principled realisation of neuroscientific and AI planning theories, which offer both biological realism and scalability.
- Abstract（参考訳）: 効率的に計画する能力は、生物と人工システムの両方にとって鍵となる。
モデルに基づく計画と予測は、認知神経科学と人工知能(AI)において広く研究されているが、異なる視点から考えると、調整が難しい異なるデシダタ(生物学的リアリズムとスケーラビリティ)を念頭に置いている。この記事では、POMDPにおいて計画する新しい手法を紹介する。-Active Inference Tree Search(AcT)は、神経科学における主要な計画理論(Active Inference)の規範的特徴と生物学的リアリズムと、AIにおけるツリーサーチ手法のスケーラビリティを組み合わせたものである。
この統合は両方のアプローチを強化します。
一方、木探索により、大規模問題に適用できる生物学的基盤を持つ第一原理的推論法が実現される。
一方、能動推論は探索・探索ジレンマの原理的な解であり、しばしば木探索法でヒューリスティックに扱われる。
シミュレーションの結果、AcTはサンプリングベース手法に挑戦する二分木、適応探索を必要とする問題、そしてAcTが最先端のPOMDPソリューションを再現する大規模POMDP問題「RockSample」をうまくナビゲートしていることがわかった。
さらに、AcTが人間の神経生理学的反応(例えば海馬や前頭前皮質)をシミュレートし、大きな計画課題を解決する方法について述べる。
これらの数値解析により、アクティブツリー探索は、生物学的リアリズムと拡張性の両方を提供する神経科学およびAI計画理論の原則的実現であることが示された。
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