Visual environments are structured, consisting of distinct objects or entities. These entities have properties -- both visible and latent -- that determine the manner in which they interact with one another. To partition images into entities, deep-learning researchers have proposed structural inductive biases such as slot-based architectures. To model interactions among entities, equivariant graph neural nets (GNNs) are used, but these are not particularly well suited to the task for two reasons. First, GNNs do not predispose interactions to be sparse, as relationships among independent entities are likely to be. Second, GNNs do not factorize knowledge about interactions in an entity-conditional manner. As an alternative, we take inspiration from cognitive science and resurrect a classic approach, production systems, which consist of a set of rule templates that are applied by binding placeholder variables in the rules to specific entities. Rules are scored on their match to entities, and the best fitting rules are applied to update entity properties. In a series of experiments, we demonstrate that this architecture achieves a flexible, dynamic flow of control and serves to factorize entity-specific and rule-based information. This disentangling of knowledge achieves robust future-state prediction in rich visual environments, outperforming state-of-the-art methods using GNNs, and allows for the extrapolation from simple (few object) environments to more complex environments.


翻译:视觉环境由不同的物体或实体组成,由不同的物体或实体组成。这些实体的属性 -- -- 可见和潜伏 -- -- 可以决定彼此互动的方式。为了将图像分成不同实体,深学习的研究人员提出了结构感化偏差,例如基于空档的建筑。为了模型实体之间的相互作用,使用了等异形图形神经网(GNNS),但这些并不特别适合任务,原因有二。首先,GNNS并不预示互动会稀疏,因为独立实体之间的关系很可能是。第二,GNNS并不以实体有条件的方式将相互作用的知识考虑在内。作为替代办法,我们从认知科学中汲取灵感,并重新采用经典的方法,即生产系统,其中包括一套规则中具有约束力的占位变量适用于特定实体的规则模板。这些规则与实体相对匹配,适用最合适的规则来更新实体的属性。在一系列实验中,我们证明这一结构实现了灵活、动态的控制流动,有助于将实体特定和基于规则的信息纳入因素。作为一种替代办法,我们从认知科学的典型的典型方法,从而实现更稳健美的未来环境。

0
下载
关闭预览

相关内容

【CMU】最新深度学习课程, Introduction to Deep Learning
专知会员服务
36+阅读 · 2020年9月12日
数据科学导论,54页ppt,Introduction to Data Science
专知会员服务
41+阅读 · 2020年7月27日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
78+阅读 · 2020年7月26日
深度强化学习策略梯度教程,53页ppt
专知会员服务
178+阅读 · 2020年2月1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
【综述笔记】Graph Neural Networks in Recommender Systems
图与推荐
5+阅读 · 2020年12月8日
CCF推荐 | 国际会议信息8条
Call4Papers
9+阅读 · 2019年5月23日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
计算机 | EMNLP 2019等国际会议信息6条
Call4Papers
18+阅读 · 2019年4月26日
人工智能 | NIPS 2019等国际会议信息8条
Call4Papers
7+阅读 · 2019年3月21日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
Reinforcement Learning: An Introduction 2018第二版 500页
CreateAMind
11+阅读 · 2018年4月27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
【推荐】深度学习思维导图
机器学习研究会
15+阅读 · 2017年8月20日
Learning by Abstraction: The Neural State Machine
Arxiv
6+阅读 · 2019年7月11日
Arxiv
6+阅读 · 2018年3月28日
VIP会员
相关VIP内容
【CMU】最新深度学习课程, Introduction to Deep Learning
专知会员服务
36+阅读 · 2020年9月12日
数据科学导论,54页ppt,Introduction to Data Science
专知会员服务
41+阅读 · 2020年7月27日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
78+阅读 · 2020年7月26日
深度强化学习策略梯度教程,53页ppt
专知会员服务
178+阅读 · 2020年2月1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
相关资讯
【综述笔记】Graph Neural Networks in Recommender Systems
图与推荐
5+阅读 · 2020年12月8日
CCF推荐 | 国际会议信息8条
Call4Papers
9+阅读 · 2019年5月23日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
计算机 | EMNLP 2019等国际会议信息6条
Call4Papers
18+阅读 · 2019年4月26日
人工智能 | NIPS 2019等国际会议信息8条
Call4Papers
7+阅读 · 2019年3月21日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
Reinforcement Learning: An Introduction 2018第二版 500页
CreateAMind
11+阅读 · 2018年4月27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
【推荐】深度学习思维导图
机器学习研究会
15+阅读 · 2017年8月20日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员