Cognitive computing models offer a formal and interpretable way to characterize human's deliberation and decision-making, yet their development remains labor-intensive. In this paper, we propose NL2CA, a novel method for auto-formalizing cognitive decision-making rules from natural language descriptions of human experience. Different from most related work that exploits either pure manual or human guided interactive modeling, our method is fully automated without any human intervention. The approach first translates text into Linear Temporal Logic (LTL) using a fine-tuned large language model (LLM), then refines the logic via an unsupervised Critic Tree, and finally transforms the output into executable production rules compatible with symbolic cognitive frameworks. Based on the resulted rules, a cognitive agent is further constructed and optimized through cognitive reinforcement learning according to the real-world behavioral data. Our method is validated in two domains: (1) NL-to-LTL translation, where our CriticNL2LTL module achieves consistent performance across both expert and large-scale benchmarks without human-in-the-loop feed-backs, and (2) cognitive driving simulation, where agents automatically constructed from human interviews have successfully learned the diverse decision patterns of about 70 trials in different critical scenarios. Experimental results demonstrate that NL2CA enables scalable, interpretable, and human-aligned cognitive modeling from unstructured textual data, offering a novel paradigm to automatically design symbolic cognitive agents.


翻译:认知计算模型为刻画人类的审慎思考与决策过程提供了一种形式化且可解释的途径,但其构建过程仍较为繁琐。本文提出NL2CA,一种从人类经验的自然语言描述中自动形式化认知决策规则的新方法。不同于多数相关工作中采用纯人工或人机交互式建模的方式,本方法完全自动化,无需任何人工干预。该方法首先通过微调的大语言模型将文本转换为线性时序逻辑,随后借助无监督的批判树对逻辑表达式进行精炼,最终将输出转换为可与符号认知框架兼容的可执行产生式规则。基于生成的规则,进一步构建认知智能体,并依据真实世界行为数据通过认知强化学习进行优化。我们在两个领域验证了本方法的有效性:(1) 自然语言到LTL的转换任务中,我们的CriticNL2LTL模块在专家基准和大规模基准测试上均取得了一致的性能,且无需人在回路的反馈;(2) 认知驾驶模拟任务中,通过人类访谈自动构建的智能体成功学习了约70次试验在不同关键场景下的多样化决策模式。实验结果表明,NL2CA能够从非结构化文本数据中实现可扩展、可解释且与人类对齐的认知建模,为自动设计符号认知智能体提供了一种新范式。

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