論文の概要: Inverse decision-making using neural amortized Bayesian actors

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.03710v2
• Date: Fri, 31 Jan 2025 08:59:22 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-03 13:59:33.740845
• Title: Inverse decision-making using neural amortized Bayesian actors
• Title（参考訳）: ニューラルアモート化ベイズアクターを用いた逆意思決定
• Authors: Dominik Straub, Tobias F. Niehues, Jan Peters, Constantin A. Rothkopf,
• Abstract要約: 我々は、教師なしの方法で幅広いパラメータ設定で訓練されたニューラルネットワークを用いてベイズアクターを記憶する。 本稿では,本手法がモデル比較の原理と,先行とコストの識別不能につながる要因を解消するためにどのように使用できるかを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 19.128377007314317
• License:
• Abstract: Bayesian observer and actor models have provided normative explanations for many behavioral phenomena in perception, sensorimotor control, and other areas of cognitive science and neuroscience. They attribute behavioral variability and biases to interpretable entities such as perceptual and motor uncertainty, prior beliefs, and behavioral costs. However, when extending these models to more naturalistic tasks with continuous actions, solving the Bayesian decision-making problem is often analytically intractable. Inverse decision-making, i.e. performing inference over the parameters of such models given behavioral data, is computationally even more difficult. Therefore, researchers typically constrain their models to easily tractable components, such as Gaussian distributions or quadratic cost functions, or resort to numerical approximations. To overcome these limitations, we amortize the Bayesian actor using a neural network trained on a wide range of parameter settings in an unsupervised fashion. Using the pre-trained neural network enables performing efficient gradient-based Bayesian inference of the Bayesian actor model's parameters. We show on synthetic data that the inferred posterior distributions are in close alignment with those obtained using analytical solutions where they exist. Where no analytical solution is available, we recover posterior distributions close to the ground truth. We then show how our method allows for principled model comparison and how it can be used to disentangle factors that may lead to unidentifiabilities between priors and costs. Finally, we apply our method to empirical data from three sensorimotor tasks and compare model fits with different cost functions to show that it can explain individuals' behavioral patterns.
• Abstract（参考訳）: ベイジアン・オブザーバとアクター・モデルは、認知科学や神経科学の多くの分野において、知覚、感覚運動制御など多くの行動現象の規範的な説明を提供してきた。 行動の多様性とバイアスは、知覚や運動の不確実性、事前の信念、行動コストといった解釈可能な実体に起因している。 しかし、これらのモデルを連続的なアクションでより自然主義的なタスクに拡張する場合、ベイズ決定問題の解法はしばしば解析的に難解である。 逆決定(inverse decision-making)、すなわち、そのようなモデルが与えられた行動データに対して推論を行うことは、計算的にさらに困難である。 したがって、研究者は通常、そのモデルをガウス分布や二次コスト関数のような容易に抽出可能な成分に制約する。 これらの制限を克服するために、教師なしの方法で幅広いパラメータ設定で訓練されたニューラルネットワークを用いてベイズアクターを記憶する。 トレーニング済みニューラルネットワークを使用することで、ベイジアンアクターモデルのパラメータを効率よく勾配に基づくベイジアン推定することができる。 本研究では, 推定された後続分布が, 存在する解析解を用いて得られた分布と密接な相関関係にあることを示す。 解析解が得られない場合、基底真理に近い後続分布を復元する。 次に,本手法がモデル比較の原理と,先行とコストの間の不特定性につながる可能性のある要因を解消するためにどのように使用できるかを示す。 最後に,3つの感覚運動課題から得られた経験的データに本手法を適用し,異なるコスト関数に適合するモデルを比較し,個人の行動パターンを説明できることを示す。

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