Cognitive Psychology and related disciplines have identified several critical mechanisms that enable intelligent biological agents to learn to solve complex problems. There exists pressing evidence that the cognitive mechanisms that enable problem-solving skills in these species build on hierarchical mental representations. Among the most promising computational approaches to provide comparable learning-based problem-solving abilities for artificial agents and robots is hierarchical reinforcement learning. However, so far the existing computational approaches have not been able to equip artificial agents with problem-solving abilities that are comparable to intelligent animals, including human and non-human primates, crows, or octopuses. Here, we first survey the literature in Cognitive Psychology, and related disciplines, and find that many important mental mechanisms involve compositional abstraction, curiosity, and forward models. We then relate these insights with contemporary hierarchical reinforcement learning methods, and identify the key machine intelligence approaches that realise these mechanisms. As our main result, we show that all important cognitive mechanisms have been implemented independently in isolated computational architectures, and there is simply a lack of approaches that integrate them appropriately. We expect our results to guide the development of more sophisticated cognitively inspired hierarchical methods, so that future artificial agents achieve a problem-solving performance on the level of intelligent animals.


翻译:认知心理学和相关学科已经确定了若干关键机制,使智能生物剂能够学会解决复杂问题; 现有紧迫证据表明,使这些物种解决问题技能的认知机制建立在等级心理表现基础上; 最有希望的为人工剂和机器人提供类似的学习解决问题能力的计算方法之一是等级强化学习; 然而,到目前为止,现有的计算方法未能使人工剂具备与智能动物相类似的解决问题能力,包括人类和非人类灵长类动物、乌鸦或章鱼。 在这里,我们首先调查认知心理学和相关学科的文献,发现许多重要的心理机制涉及构成抽象、好奇心和前方模式。 然后,我们将这些见解与当代等级强化学习方法联系起来,并找出能够实现这些机制的关键机器智能方法。 我们的主要结果显示,所有重要的认知机制都是在孤立的计算结构中独立地实施的,而且完全缺乏适当整合的方法。 我们期望我们的成果能指导更精密的认知感知力等级方法的发展,以便未来的人工剂在智能动物的层次上解决问题。

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