論文の概要: An active inference model of car following: Advantages and applications

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.15201v1
• Date: Mon, 27 Mar 2023 13:39:26 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2023-03-28 15:13:19.482121
• Title: An active inference model of car following: Advantages and applications
• Title（参考訳）: 自動車追従のアクティブ推論モデル:アドバンテージと応用
• Authors: Ran Wei, Anthony D. McDonald, Alfredo Garcia, Gustav Markkula, Johan Engstrom, and Matthew O'Kelly
• Abstract要約: ドライバープロセスモデルは、自動および自律走行車技術のテスト、検証、開発において中心的な役割を果たす。 データ駆動機械学習モデルは、ルールベースのモデルよりも能力が高いが、大規模なトレーニングデータセットの必要性と、解釈可能性の欠如によって制限されている。 本稿では,解釈可能性を維持しつつ,データ駆動モデルに匹敵する振る舞いの柔軟性を有するアクティブ推論を用いたモデリング手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.905724739762358
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Driver process models play a central role in the testing, verification, and development of automated and autonomous vehicle technologies. Prior models developed from control theory and physics-based rules are limited in automated vehicle applications due to their restricted behavioral repertoire. Data-driven machine learning models are more capable than rule-based models but are limited by the need for large training datasets and their lack of interpretability, i.e., an understandable link between input data and output behaviors. We propose a novel car following modeling approach using active inference, which has comparable behavioral flexibility to data-driven models while maintaining interpretability. We assessed the proposed model, the Active Inference Driving Agent (AIDA), through a benchmark analysis against the rule-based Intelligent Driver Model, and two neural network Behavior Cloning models. The models were trained and tested on a real-world driving dataset using a consistent process. The testing results showed that the AIDA predicted driving controls significantly better than the rule-based Intelligent Driver Model and had similar accuracy to the data-driven neural network models in three out of four evaluations. Subsequent interpretability analyses illustrated that the AIDA's learned distributions were consistent with driver behavior theory and that visualizations of the distributions could be used to directly comprehend the model's decision making process and correct model errors attributable to limited training data. The results indicate that the AIDA is a promising alternative to black-box data-driven models and suggest a need for further research focused on modeling driving style and model training with more diverse datasets.
• Abstract（参考訳）: ドライバープロセスモデルは、自動および自律走行車技術のテスト、検証、開発において中心的な役割を果たす。 制御理論と物理に基づく規則から開発された以前のモデルは、その制限された行動レパートリーのため、自動車両の用途で制限されている。 データ駆動機械学習モデルはルールベースのモデルよりも能力があるが、大規模なトレーニングデータセットの必要性と解釈可能性の欠如、すなわち入力データと出力動作の間の理解可能なリンクによって制限される。 本稿では,解釈可能性を維持しつつ,データ駆動モデルに匹敵する振る舞いの柔軟性を有するアクティブ推論を用いたモデリング手法を提案する。 提案モデルであるアクティブ推論駆動エージェント(AIDA)を,ルールに基づくインテリジェントドライバモデルと2つのニューラルネットワーク行動クローンモデルに対するベンチマーク分析により評価した。 モデルはトレーニングされ、一貫したプロセスを使用して現実世界の運転データセットでテストされた。 テストの結果、AIDAはルールベースのIntelligent Driver Modelよりも運転制御がかなり優れていると予測し、4つの評価のうち3つでデータ駆動ニューラルネットワークモデルと類似の精度を示した。 その後の解釈可能性分析により、aidaの学習された分布は運転行動理論と一致し、分布の可視化によってモデルの意思決定プロセスを直接理解し、限られたトレーニングデータに帰結するモデルの誤りを正すことができることが示された。 結果は、AIDAがブラックボックスのデータ駆動モデルに代わる有望な選択肢であることを示し、より多様なデータセットによる運転スタイルのモデリングとモデルトレーニングに焦点を当てたさらなる研究の必要性を示唆している。

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