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Comprendre la Simulation Projective d'Énergie Libre (FEPS)

FEPS aide les robots à apprendre et à s'adapter, en imitant le comportement humain.

Joséphine Pazem, Marius Krumm, Alexander Q. Vining, Lukas J. Fiderer, Hans J. Briegel

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FEPS : Des robots qui FEPS : Des robots qui apprennent comme nous concrètes. les robots pour des applications FEPS imite l'apprentissage humain chez
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Imagine un robot intelligent qui apprend à faire des choses en essayant des trucs, comme nous. Ce robot utilise quelque chose appelé Simulation projective d'Énergie Libre (SPEL) pour comprendre les choses. Ce cerveau génial du robot l'aide à Apprendre en observant ce qui fonctionne et ce qui ne fonctionne pas, sans avoir besoin de supervision d'adultes ou de récompenses comme des cookies ou des étoiles dorées.

Comment ça marche ?

La SPEL, c'est un peu comme un film de science-fiction où un robot a un cerveau qui joue aux échecs. Il pense à tous les coups qu'il peut faire, prédit ce qui va se passer ensuite, et choisit le meilleur coup pour gagner. Mais la SPEL a un petit twist ! Elle ne pense pas juste à gagner ; elle regarde le monde autour d'elle et continue de changer sa stratégie en fonction de ce qu'elle voit et ressent.

Les Deux Parties Principales : Apprendre et Agir

  1. Apprendre : Le robot utilise ses sens—comme la vue et le toucher—pour comprendre son environnement. Il recueille des infos et forme une carte de ce qui se passe, un peu comme dessiner une carte dans son cerveau.

  2. Agir : Une fois que le robot a une bonne carte, il prend des décisions. Il pense : "Si je fais ça, alors ça va arriver," et choisit le chemin qui lui semble juste.

Pourquoi c'est important ?

Ce robot stylé n'est pas qu'une simple machine d'apprentissage ; il nous apprend aussi comment les êtres vivants, comme les animaux et les humains, apprennent aussi. En créant un robot qui apprend et s'adapte, on peut mieux comprendre nos propres cerveaux et comment on pense !

La Science Derrière la SPEL

Ok, décomposons un peu la science. La SPEL repose sur deux grandes idées de la science :

Inference Active

L'Inférence Active, c'est comme être un enquêteur. Le robot se demande sans cesse : "Qu'est-ce que je pense qui va se passer ensuite ?" s'il a raison, super ! Sinon, il apprend et met à jour ses pensées. Ça aide le robot à minimiser les surprises, ce qui est une façon élégante de dire qu'il veut être prêt pour ce qui vient.

Simulation Projective

Maintenant, imagine la simulation projective comme le livre d'histoires du robot. Il se souvient des expériences passées et utilise ces souvenirs pour déterminer les actions futures. Le robot est comme un gamin qui apprend de ses erreurs, en disant : "La dernière fois que j'ai essayé ça, ça n'a pas marché. Essayons autre chose !"

Le Processus d'Apprentissage de la SPEL

Imaginons ça : imagine le robot comme un tout-petit qui apprend à faire du vélo.

  1. Essayer de Nouvelles Choses : Au début, le robot se casse la figure, essayant différents chemins. Il se peut qu'il tombe plusieurs fois mais apprend quel chemin est plus facile.

  2. Accumuler de l'Expérience : Avec le temps, il sait que tourner trop brusquement mène à des balancements. Il commence à prédire ce qui va se passer sur la base de ses erreurs passées, un peu comme dire : "Si je tourne dans ce sens, je pourrais tomber."

  3. Prendre de Meilleures Décisions : Finalement, le tout-petit peut rouler sans tomber. Dans le cas du robot, il devient meilleur pour prendre des décisions en fonction de sa carte du monde.

Les Parties Amusantes de l'Aventure d'Apprentissage du Robot

Ambiguïté dans l'Apprentissage

Parfois, le robot peut faire face à des situations déroutantes, comme voir deux chemins qui semblent identiques. Il doit apprendre lequel est mieux, exactement comme choisir entre une glace au chocolat ou à la vanille. Il ne peut pas juste lancer une pièce ; il doit penser à ce qu'il a appris avant.

La Politique de l'Agent : Un Terme Complexe pour la Prise de Décision

Le robot a une "politique", qui lui dit comment agir. Imagine cette politique comme un ensemble de règles qui dit : "Si tu vois une lumière rouge, arrête-toi !" Ça aide le robot à décider quelle est la meilleure action en se basant sur ce qu'il sait.

Tester le Robot : Réponse Chronométrée et Navigation

Les chercheurs ont testé le robot dans deux scénarios principaux que tu reconnaîtrais probablement.

1. Tâche de Réponse Chronométrée

Imagine un chat essayant d'attraper un pointeur laser. Le robot doit apprendre quand se jeter ! Il doit attendre que la lumière touche le bon endroit avant de faire son grand mouvement. Cette expérience enseigne au robot à équilibrer patience et action.

2. Tâche de Navigation

Maintenant, imagine le robot dans un grand labyrinthe, essayant de trouver du fromage (ou ce que les souris robots mangent !). Il doit naviguer à travers le labyrinthe, apprenant de chaque tournant qu'il prend et découvrant le meilleur chemin pour le fromage sans se cogner contre les murs.

Le Grand Tableau : Pourquoi Devrait-on S'en Soucier ?

Le robot SPEL n'est pas juste un projet scientifique geek ; il nous enseigne sur l'apprentissage, la prise de décision et l'adaptation. En comprenant comment fonctionnent les agents artificiels, on peut débloquer de nouveaux aperçus sur nous-mêmes—comme on apprend et s'adapte dans notre vie quotidienne !

Aventures Futures avec le Robot SPEL

Ce robot pose les bases pour des avancées incroyables en technologie. À mesure qu'on en apprend plus sur son fonctionnement, on pourrait appliquer ses techniques à des problèmes du monde réel, de l'amélioration des jeux vidéo à la création de robots qui peuvent aider dans la santé ou l'éducation.

Conclusion : Le Voyage de la SPEL

La Simulation Projective d'Énergie Libre est un voyage fascinant dans le monde de l'intelligence artificielle. En simulant comment nous apprenons, le robot ne suit pas juste des programmes ; il pense, s'adapte et grandit. Et qui sait, un jour, il pourrait même nous aider à devenir de meilleurs apprenants nous-mêmes !

Alors, la prochaine fois que tu entendras parler de robots qui apprennent, souviens-toi : ils pourraient bien nous rattraper, un pas amusant à la fois !

Source originale

Titre: Free Energy Projective Simulation (FEPS): Active inference with interpretability

Résumé: In the last decade, the free energy principle (FEP) and active inference (AIF) have achieved many successes connecting conceptual models of learning and cognition to mathematical models of perception and action. This effort is driven by a multidisciplinary interest in understanding aspects of self-organizing complex adaptive systems, including elements of agency. Various reinforcement learning (RL) models performing active inference have been proposed and trained on standard RL tasks using deep neural networks. Recent work has focused on improving such agents' performance in complex environments by incorporating the latest machine learning techniques. In this paper, we take an alternative approach. Within the constraints imposed by the FEP and AIF, we attempt to model agents in an interpretable way without deep neural networks by introducing Free Energy Projective Simulation (FEPS). Using internal rewards only, FEPS agents build a representation of their partially observable environments with which they interact. Following AIF, the policy to achieve a given task is derived from this world model by minimizing the expected free energy. Leveraging the interpretability of the model, techniques are introduced to deal with long-term goals and reduce prediction errors caused by erroneous hidden state estimation. We test the FEPS model on two RL environments inspired from behavioral biology: a timed response task and a navigation task in a partially observable grid. Our results show that FEPS agents fully resolve the ambiguity of both environments by appropriately contextualizing their observations based on prediction accuracy only. In addition, they infer optimal policies flexibly for any target observation in the environment.

Auteurs: Joséphine Pazem, Marius Krumm, Alexander Q. Vining, Lukas J. Fiderer, Hans J. Briegel

Dernière mise à jour: 2024-11-22 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://arxiv.org/abs/2411.14991

Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2411.14991

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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