Neural-symbolic approaches to machine learning incorporate the advantages from both connectionist and symbolic methods. Typically, these models employ a first module based on a neural architecture to extract features from complex data. Then, these features are processed as symbols by a symbolic engine that provides reasoning, concept structures, composability, better generalization and out-of-distribution learning among other possibilities. However, neural approaches to the grounding of symbols in sensory data, albeit powerful, still require heavy training and tedious labeling for the most part. This paper presents a new symbolic-only method for the generation of hierarchical concept structures from complex spatial sensory data. The approach is based on Bateson's notion of difference as the key to the genesis of an idea or a concept. Following his suggestion, the model extracts atomic features from raw data by computing elemental sequential comparisons in a stream of multivariate numerical values. Higher-level constructs are built from these features by subjecting them to further comparisons in a recursive process. At any stage in the recursion, a concept structure may be obtained from these constructs and features by means of Formal Concept Analysis. Results show that the model is able to produce fairly rich yet human-readable conceptual representations without training. Additionally, the concept structures obtained through the model (i) present high composability, which potentially enables the generation of 'unseen' concepts, (ii) allow formal reasoning, and (iii) have inherent abilities for generalization and out-of-distribution learning. Consequently, this method may offer an interesting angle to current neural-symbolic research. Future work is required to develop a training methodology so that the model can be tested against a larger dataset.


翻译:神经符号主义机器学习方法融合了联结主义方法和符号主义方法的优势。这类模型通常采用基于神经架构的第一模块从复杂数据中提取特征,随后这些特征由符号引擎作为符号进行加工处理,从而提供推理能力、概念结构、可组合性、更好的泛化性能以及分布外学习等可能性。然而,当前符号在感知数据中的基础化神经方法尽管强大,但大多仍需要密集的训练和繁琐的标注工作。本文提出了一种纯符号方法,用于从复杂空间感知数据中生成层次化概念结构。该方法基于贝特森关于"差异"是观念或概念生成关键要素的核心理念。遵循这一思路,该模型通过在多变量数值数据流中计算基本时序比较,从原始数据中提取原子特征。通过对这些特征进行递归比较,构建更高层次的结构。在递归的任何阶段,都可以通过形式概念分析从这些构建体和特征中获取概念结构。实验结果表明,该模型无需训练即可生成相当丰富且可读性强的概念表征。此外,通过该模型获得的概念结构(i)具有高可组合性,可潜在地生成"未见"概念;(ii)支持形式化推理;(iii)具备内在的泛化和分布外学习能力。因此,该方法可能为当前的神经符号研究提供有趣的新视角。未来需开发训练方法,使模型能够在更大数据集上进行测试。

0
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
37+阅读 · 2021年8月2日
VIP会员
最新内容
装甲突击旅:现代战争思考、战斗与组织
专知会员服务
0+阅读 · 15分钟前
在人工智能加速决策环境中拓展OODA循环
专知会员服务
0+阅读 · 25分钟前
军事欺骗:供作战战术指挥官使用的工具
专知会员服务
0+阅读 · 40分钟前
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
4+阅读 · 6月23日
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
7+阅读 · 6月23日
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
4+阅读 · 6月23日
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
8+阅读 · 6月22日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员