We present an end-to-end procedure for embodied exploration based on two biologically inspired computations: predictive coding and uncertainty minimization. The procedure can be applied to any exploration setting in a task-independent and intrinsically driven manner. We first demonstrate our approach in a maze navigation task and show that our model is capable of discovering the underlying transition distribution and reconstructing the spatial features of the environment. Second, we apply our model to the more complex task of active vision, where an agent must actively sample its visual environment to gather information. We show that our model is able to build unsupervised representations that allow it to actively sample and efficiently categorize sensory scenes. We further show that using these representations as input for downstream classification leads to superior data efficiency and learning speed compared to other baselines, while also maintaining lower parameter complexity. Finally, the modularity of our model allows us to analyze its internal mechanisms and to draw insight into the interactions between perception and action during exploratory behavior.


翻译:我们提出了一种基于两种生物启发的计算机制(预测编码与不确定性最小化)的具身探索端到端流程。该流程可应用于任意探索场景,具有任务无关性与内在驱动特性。我们首先在迷宫导航任务中验证该方法,证明模型能够发现潜在转移分布并重构环境空间特征。其次,我们将模型应用于更复杂的主动视觉任务——智能体需主动采样视觉环境以收集信息。研究表明,该模型能够构建无监督表征,从而支持智能体主动采样并高效分类感觉场景。进一步地,相较于其他基线方法,将这些表征用于下游分类任务时,在维持更低参数复杂度的同时,展现出更优的数据效率与学习速度。最后,模型的模块化特性使我们能够分析其内部机制,深入理解探索行为中感知与动作的交互关系。

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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/
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