The Free Energy Principle (FEP) describes (biological) agents as minimising a variational Free Energy (FE) with respect to a generative model of their environment. Active Inference (AIF) is a corollary of the FEP that describes how agents explore and exploit their environment by minimising an expected FE objective. In two related papers, we describe a scalable, epistemic approach to synthetic AIF, by message passing on free-form Forney-style Factor Graphs (FFGs). A companion paper (part I) introduces a Constrained FFG (CFFG) notation that visually represents (generalised) FE objectives for AIF. The current paper (part II) derives message passing algorithms that minimise (generalised) FE objectives on a CFFG by variational calculus. A comparison between simulated Bethe and generalised FE agents illustrates how the message passing approach to synthetic AIF induces epistemic behaviour on a T-maze navigation task. Extension of the T-maze simulation to 1) learning goal statistics, and 2) a multi-agent bargaining setting, illustrate how this approach encourages reuse of nodes and updates in alternative settings. With a full message passing account of synthetic AIF agents, it becomes possible to derive and reuse message updates across models and move closer to industrial applications of synthetic AIF.


翻译:自由能原理(FEP)将(生物)智能体描述为通过最小化与其环境生成模型相关的变分自由能(FE)。主动推理(AIF)是FEP的一个推论,描述了智能体如何通过最小化期望自由能目标来探索和利用其环境。在两篇相关论文中,我们通过自由形式福尼式因子图(FFG)上的消息传递,描述了一种可扩展的、认知性的合成主动推理方法。一篇配套论文(第一部分)引入了约束FFG(CFFG)表示法,以可视化方式表示主动推理的(广义)自由能目标。本文(第二部分)推导了通过变分微积分在CFFG上最小化(广义)自由能目标的消息传递算法。模拟Bethe自由能与广义自由能智能体之间的比较,说明了消息传递方法如何在T型迷宫导航任务中诱导出认知行为。将T型迷宫模拟扩展至1)学习目标统计量,以及2)多智能体议价环境,展示了该方法如何促进节点与更新在不同场景中的复用。通过对合成主动推理智能体进行完整的消息传递描述,可以跨模型推导和复用消息更新,从而更接近合成主动推理的工业应用。

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