Learning physically structured representations of dynamical systems that include contact between different objects is an important problem for learning-based approaches in robotics. Black-box neural networks can learn to approximately represent discontinuous dynamics, but they typically require large quantities of data and often suffer from pathological behaviour when forecasting for longer time horizons. In this work, we use connections between deep neural networks and differential equations to design a family of deep network architectures for representing contact dynamics between objects. We show that these networks can learn discontinuous contact events in a data-efficient manner from noisy observations in settings that are traditionally difficult for black-box approaches and recent physics inspired neural networks. Our results indicate that an idealised form of touch feedback -- which is heavily relied upon by biological systems -- is a key component of making this learning problem tractable. Together with the inductive biases introduced through the network architectures, our techniques enable accurate learning of contact dynamics from observations.


翻译:包括不同天体之间接触的动态系统的物理结构化表现是机器人中基于学习的方法的一个重要问题。黑盒神经网络可以学会大约代表不连续的动态,但它们通常需要大量的数据,在预测较长的时间跨度时往往会受到病理行为的影响。在这项工作中,我们利用深神经网络和差异方程式之间的联系来设计一个深网络结构组成的大家庭,以代表不同天体之间的接触动态。我们表明,这些网络可以通过在传统上对黑盒方式和最近物理学启发神经网络十分困难的环境下进行的吵闹观测,以数据效率高的方式,从中学习不连续的接触事件。我们的结果表明,一种理想的触摸反馈形式 -- -- 生物系统非常依赖这种形式 -- -- 是使这一学习问题可以感动的一个关键组成部分。与通过网络结构引入的诱导偏见一道,我们的技术能够从观测中准确学习接触动态。

0
下载
关闭预览

相关内容

剑桥大学《数据科学: 原理与实践》课程,附PPT下载
专知会员服务
47+阅读 · 2021年1月20日
专知会员服务
59+阅读 · 2020年3月19日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
57+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
144+阅读 · 2019年10月12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
99+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
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月29日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月28日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015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
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年10月5日
Arxiv
0+阅读 · 2022年10月2日
Arxiv
64+阅读 · 2021年6月18日
Recent advances in deep learning theory
Arxiv
50+阅读 · 2020年12月20日
Arxiv
14+阅读 · 2020年12月17日
Arxiv
13+阅读 · 2019年11月14日
Arxiv
17+阅读 · 2019年3月28日
VIP会员
相关资讯
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月29日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月28日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+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
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2022年10月5日
Arxiv
0+阅读 · 2022年10月2日
Arxiv
64+阅读 · 2021年6月18日
Recent advances in deep learning theory
Arxiv
50+阅读 · 2020年12月20日
Arxiv
14+阅读 · 2020年12月17日
Arxiv
13+阅读 · 2019年11月14日
Arxiv
17+阅读 · 2019年3月28日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015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
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员