Organisms in nature have evolved to exhibit flexibility in face of changes to the environment and/or to themselves. Artificial neural networks (ANNs) have proven useful for controlling of artificial agents acting in environments. However, most ANN models used for reinforcement learning-type tasks have a rigid structure that does not allow for varying input sizes. Further, they fail catastrophically if inputs are presented in an ordering unseen during optimization. We find that these two ANN inflexibilities can be mitigated and their solutions are simple and highly related. For permutation invariance, no optimized parameters can be tied to a specific index of the input elements. For size invariance, inputs must be projected onto a common space that does not grow with the number of projections. Based on these restrictions, we construct a conceptually simple model that exhibit flexibility most ANNs lack. We demonstrate the model's properties on multiple control problems, and show that it can cope with even very rapid permutations of input indices, as well as changes in input size. Ablation studies show that is possible to achieve these properties with simple feedforward structures, but that it is much easier to optimize recurrent structures.


翻译:自然的有机体已经演变为在面对环境和/或自身变化时表现出灵活性。人工神经网络(ANNs)已证明对控制环境中的人工代理物有用。然而,用于强化学习型任务的大多数ANN模型结构僵硬,不允许不同的输入大小。此外,如果在优化过程中输入在无序的状态下出现,它们就会灾难性地失败。我们发现,这两个ANN的灵活度是可以减轻的,其解决方案是简单和高度相关的。对于变异,任何优化参数都无法与输入元素的具体指数挂钩。对于变异性,投入必须投射到一个不会随着预测数量增长而增长的共同空间。根据这些限制,我们建立一个概念上简单的模型,展示ANNs最缺乏的灵活性。我们展示了该模型在多个控制问题上的特性,并表明它甚至能够非常迅速地应对输入指数的变异异性,以及输入大小的变化。调整研究表明,用简单的进料结构实现这些属性是可能的,但最易优化的。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
77+阅读 · 2020年7月26日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
25+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
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Quantum Neural Network Compression
Arxiv
0+阅读 · 2022年7月5日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
25+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
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员