The idea of representing symbolic knowledge in connectionist systems has been a long-standing endeavour which has attracted much attention recently with the objective of combining machine learning and scalable sound reasoning. Early work has shown a correspondence between propositional logic and symmetrical neural networks which nevertheless did not scale well with the number of variables and whose training regime was inefficient. In this paper, we introduce Logical Boltzmann Machines (LBM), a neurosymbolic system that can represent any propositional logic formula in strict disjunctive normal form. We prove equivalence between energy minimization in LBM and logical satisfiability thus showing that LBM is capable of sound reasoning. We evaluate reasoning empirically to show that LBM is capable of finding all satisfying assignments of a class of logical formulae by searching fewer than 0.75% of the possible (approximately 1 billion) assignments. We compare learning in LBM with a symbolic inductive logic programming system, a state-of-the-art neurosymbolic system and a purely neural network-based system, achieving better learning performance in five out of seven data sets.


翻译:在联系系统方面代表象征性知识的想法是一项长期的努力,最近引起了人们的极大注意,目标是将机器学习和可扩缩的正确推理结合起来。早期的工作表明,假设逻辑和对称神经网络之间的对应性,尽管这些逻辑和对称神经网络的规模与变量的数量不相称,而且其培训制度效率不高。在本文中,我们引入了逻辑博尔茨曼机器(LBM),这是一个神经同义系统,能够以严格的分离的正常形式代表任何假设逻辑公式。我们证明,LBM的能量最小化与逻辑对称性之间是等的,从而表明LBM能够有正确的推理。我们从经验上进行推理,以显示LBM能够通过搜索不到0.75%的可能的(约10亿)任务来找到符合逻辑公式的所有任务。我们把LBM的学习与象征性的诱导逻辑编程系统、最先进的神经论系统和纯粹的神经网络系统进行比较,在7个数据集中的5个中取得更好的学习表现。

0
下载
关闭预览

相关内容

玻尔兹曼机(也称为带有隐藏单元的随机Hopfield网络)是一种随机递归神经网络。这是一个马尔可夫随机场,它是从统计物理学翻译过来的,用于认知科学。Boltzmann机器基于具有外部场的随机旋转玻璃模型,即Sherrington-Kirkpatrick模型,它是随机的Ising模型,并应用于机器学习。Boltzmann机器可以看作是Hopfield网络的随机,生成对应物。它们是最早的能够学习内部表示的神经网络之一,并且能够表示和(给定足够的时间)解决组合问题。它是一类典型的随机神经网络属于反馈神经网络类型 。
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
246+阅读 · 2020年4月19日
【干货书】真实机器学习,264页pdf,Real-World Machine Learning
专知会员服务
159+阅读 · 2020年1月16日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Arxiv
0+阅读 · 2022年2月18日
Arxiv
7+阅读 · 2021年10月19日
Arxiv
3+阅读 · 2020年9月30日
Embedding Logical Queries on Knowledge Graphs
Arxiv
5+阅读 · 2018年9月6日
Neural Arithmetic Logic Units
Arxiv
5+阅读 · 2018年8月1日
Arxiv
3+阅读 · 2018年2月7日
VIP会员
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2022年2月18日
Arxiv
7+阅读 · 2021年10月19日
Arxiv
3+阅读 · 2020年9月30日
Embedding Logical Queries on Knowledge Graphs
Arxiv
5+阅读 · 2018年9月6日
Neural Arithmetic Logic Units
Arxiv
5+阅读 · 2018年8月1日
Arxiv
3+阅读 · 2018年2月7日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员