Analogical inference is a remarkable capability of human reasoning, and has been used to solve hard reasoning tasks. Analogy based reasoning (AR) has gained increasing interest from the artificial intelligence community and has shown its potential in multiple machine learning tasks such as classification, decision making and recommendation with competitive results. We propose a deep learning (DL) framework to address and tackle two key tasks in AR: analogy detection and solving. The framework is thoroughly tested on the Siganalogies dataset of morphological analogical proportions (APs) between words, and shown to outperform symbolic approaches in many languages. Previous work have explored the behavior of the Analogy Neural Network for classification (ANNc) on analogy detection and of the Analogy Neural Network for retrieval (ANNr) on analogy solving by retrieval, as well as the potential of an autoencoder (AE) for analogy solving by generating the solution word. In this article we summarize these findings and we extend them by combining ANNr and the AE embedding model, and checking the performance of ANNc as an retrieval method. The combination of ANNr and AE outperforms the other approaches in almost all cases, and ANNc as a retrieval method achieves competitive or better performance than 3CosMul. We conclude with general guidelines on using our framework to tackle APs with DL.


翻译:类比推理是人类推理的一项杰出能力,已经被用于解决困难的推理任务中。基于类比的推理(AR)在人工智能领域中越来越受到关注,并在多个机器学习任务中展现了其竞争性结果,如分类、决策制定和推荐。我们提出了一个深度学习(DL)框架来解决和处理AR中的两个关键任务:类比检测和解决。该框架在Siganalogies形态类比比例(APs)数据集上进行了全面的测试,并显示出在许多语言中胜过符号化方法。先前的研究已经探讨了类比神经网络(ANNc)在类比检测方面的行为,以及检索中的类比神经网络(ANNr)在类比解决方面的行为,还探索了一种自动编码器(AE)用于通过生成解决方案单词来解决类比问题的潜力。在本文中,我们总结了这些发现,并通过组合ANNr和AE嵌入模型来扩展它们,并检查以ANNc作为检索方法的性能。在几乎所有情况下,组合ANNr和AE的表现都优于其他方法,而ANNc作为检索方法的表现与3CosMul相比具有竞争力或更好的性能。我们最后总结了使用我们的框架解决AP问题的通用指导方针。

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类比推理亦称“类推”。推理的一种形式。根据两个对象在某些属性上相同或相似,通过比较而推断出它们在其他属性上也相同的推理过程。它是从观察个别现象开始的,因而近似归纳推理。但它又不是由特殊到一般,而是由特殊到特殊,因而又不同于归纳推理。分完全类推和不完全类推两种形式。完全类推是两个或两类事物在进行比较的方面完全相同时的类推;不完全类推是两个或两类事物在进行比较的方面不完全相同时的类推。
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