Abstract reasoning refers to the ability to analyze information, discover rules at an intangible level, and solve problems in innovative ways. Raven's Progressive Matrices (RPM) test is typically used to examine the capability of abstract reasoning. The subject is asked to identify the correct choice from the answer set to fill the missing panel at the bottom right of RPM (e.g., a 3$\times$3 matrix), following the underlying rules inside the matrix. Recent studies, taking advantage of Convolutional Neural Networks (CNNs), have achieved encouraging progress to accomplish the RPM test. However, they partly ignore necessary inductive biases of RPM solver, such as order sensitivity within each row/column and incremental rule induction. To address this problem, in this paper we propose a Stratified Rule-Aware Network (SRAN) to generate the rule embeddings for two input sequences. Our SRAN learns multiple granularity rule embeddings at different levels, and incrementally integrates the stratified embedding flows through a gated fusion module. With the help of embeddings, a rule similarity metric is applied to guarantee that SRAN can not only be trained using a tuplet loss but also infer the best answer efficiently. We further point out the severe defects existing in the popular RAVEN dataset for RPM test, which prevent from the fair evaluation of the abstract reasoning ability. To fix the defects, we propose an answer set generation algorithm called Attribute Bisection Tree (ABT), forming an improved dataset named Impartial-RAVEN (I-RAVEN for short). Extensive experiments are conducted on both PGM and I-RAVEN datasets, showing that our SRAN outperforms the state-of-the-art models by a considerable margin.


翻译:抽象推理是指分析信息、发现无形层面的规则和以创新方式解决问题的能力。 雷文的渐进矩阵测试通常用于检查抽象推理的能力。 要求该主题从答案集中找到正确的选择, 以填补RPM底端缺失的面板( 例如, 3美元3倍3矩阵), 遵循矩阵内的基本规则。 最近的研究利用进化神经网络( CNNs) 取得了令人鼓舞的进展, 以完成 RPM 测试。 但是, 它们部分忽略了 RPM 解决方案的感知性偏差, 如每行/ 校内和递增规则的感应能力。 为了解决这个问题, 在本文件中我们提议从STR- Award Raw- Award 网络( SRAN) 生成规则嵌入两个输入序列。 我们的SRAN 学习了多个颗粒值规则, 并逐渐将精细的精度嵌入到一个 Gated URDRP 模块中。 由于帮助嵌入了 RPRPRA, 的精度也应用了一条规则性模型来保证我们现有的精度。

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