論文の概要: Neural Superstatistics for Bayesian Estimation of Dynamic Cognitive Models

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2211.13165v4
• Date: Wed, 20 Sep 2023 13:26:03 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-09-22 00:47:09.303591
• Title: Neural Superstatistics for Bayesian Estimation of Dynamic Cognitive Models
• Title（参考訳）: 動的認知モデルのベイズ推定のための神経超統計学
• Authors: Lukas Schumacher, Paul-Christian B\"urkner, Andreas Voss, Ullrich K\"othe, Stefan T. Radev
• Abstract要約: 我々は,時間変化パラメータと時間不変パラメータの両方を復元できるベイズ推論のシミュレーションに基づくディープラーニング手法を開発した。 この結果から,ディープラーニングアプローチは時間的ダイナミクスを捉える上で極めて効率的であることが示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.7391842773173334
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
• Abstract: Mathematical models of cognition are often memoryless and ignore potential fluctuations of their parameters. However, human cognition is inherently dynamic. Thus, we propose to augment mechanistic cognitive models with a temporal dimension and estimate the resulting dynamics from a superstatistics perspective. Such a model entails a hierarchy between a low-level observation model and a high-level transition model. The observation model describes the local behavior of a system, and the transition model specifies how the parameters of the observation model evolve over time. To overcome the estimation challenges resulting from the complexity of superstatistical models, we develop and validate a simulation-based deep learning method for Bayesian inference, which can recover both time-varying and time-invariant parameters. We first benchmark our method against two existing frameworks capable of estimating time-varying parameters. We then apply our method to fit a dynamic version of the diffusion decision model to long time series of human response times data. Our results show that the deep learning approach is very efficient in capturing the temporal dynamics of the model. Furthermore, we show that the erroneous assumption of static or homogeneous parameters will hide important temporal information.
• Abstract（参考訳）: 認知の数学的モデルは、しばしば記憶がなく、パラメータの潜在的な揺らぎを無視する。 しかし、人間の認知は本質的に動的である。 そこで本稿では,時間次元の機械的認知モデルを拡張し,超統計学の観点から結果のダイナミクスを推定する。 このようなモデルには、低レベルの観測モデルと高レベルの遷移モデルの間の階層性が伴う。 観測モデルはシステムの局所挙動を記述し、遷移モデルは観察モデルのパラメータが時間とともにどのように進化するかを特定する。 超統計モデルの複雑さから生じる推定課題を克服するため、ベイズ推論のシミュレーションに基づくディープラーニング手法を開発し、検証し、時間変化パラメータと時間不変パラメータの両方を復元する。 まず,提案手法を時間変動パラメータを推定可能な2つの既存フレームワークに対してベンチマークした。 次に,拡散決定モデルの動的バージョンをヒトの応答時間の時系列データに適用する手法を提案する。 その結果、ディープラーニングアプローチはモデルの時間的ダイナミクスを捉えるのに非常に効率的であることがわかった。 さらに,静的パラメータや均質パラメータの誤った仮定が重要な時間情報を隠蔽することを示す。

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