docWyklad2_handout
download 
Reklamacja Transkrypt
Wyklad2_handout
2008-9-14 Inteligentne Systemy Autonomiczne Zał Założenia Systemowe EE141 Janusz Jak stworzyć wysoka inteligencje? Musimy wiedzieć jak Musimy rozwinąć metody jej implementacji Musimy mieć środki do jej budowy i ciągłej operacji A. Starzyk Wyższa Szkoła Informatyki i Zarządzania w Rzeszowie EE141 EI powstaje dzię dzięki uczeniu sie wpływu jego oddziaływań na otoczenie Wymogi Obudowanej Inteligencji Zależna od stanu układu Uczy się wzorców przestrzenno-czasowych Zlokalizowana w czasie i przestrzeni Uczenie się Centralny system nerwowy Nie ustające Wykrywające nowość Ma system wartości Wykrywanie bólu Kontrola bólu Narządy zmysłowe Tworzenie celu działania Narządy motoryczne Współzawodniczące cele Wyłania się Sztuczna ewolucja Samo-organizacja struktur EE141 EE141 © Dr Kazimierz Duzinkiewicz, Zespół Inteligentnych Systemów Wspomagania Decyzji i Sterowania Wspó Współdziałanie ze Środowiskiem EI Architecture Kodowanie Wejść Sensorycznych Reason Short-term Memory Perceive Act RETRIEVAL LEARNING Kandel Fig. 30-1 Richard Axel, 1995 Wzrok, słuch, smak, węch, dotyk-> ruch Long-term Memory Hip Trunk Arm Hand Foot Face Kandel Fig. 23-5 Tongue INPUT Task Environment Jak przetwarzać i reprezentować informacje zmysłowe? OUTPUT Simulation or Real-World System EE141 From Randolph M. Jones, P : www.soartech.com Larynx EE141 1 2008-9-14 Wyzwania Inteligencji Obudowanej Wyzwania Inteligencji Obudowanej Rozwój połączeń zmysłowych Aktywne widzenie Przetwarzanie mowy Dotyk, powonienie, smak, temperatura, ciśnienie Dodatkowe instrumenty postrzegania Asocjacji, pamięci, uczenia sekwencyjnego, budowania niezmienników, reprezentacji, oczekiwania, uczenia systemu wartości, określania celów, planowania – Wykrywanie podczerwieni, radar, detektor światła i odległości, ultradźwięki, globalny system lokalizacji (GPS), itp. – Czy duża liczba sensorów może być mniej użyteczną? Rozwój połączeń motorycznych Ruch ramion, nóg, palców, oczu EE141 EE141 Mini Kolumny Kory Mózgowej Jednorodne Struktury Kory Mó Mózgowej “The basic unit of cortical operation is the minicolumn … It contains of the order of 80-100 neurons except in the primate striate cortex, where the number is more than doubled. The minicolumn measures of the order of 40-50 µm in transverse diameter, separated from adjacent minicolumns by vertical, cellsparse zones … The minicolumn is produced by the iterative division of a small number of progenitor cells in the neuroepithelium.” V. Mountcastle argumentował ze wszystkie obszary kory mózgowej wykonują ten sam algorytm obliczeniowy Grupy neuronów (mini kolumny) połączone są w sposób pseudoprzypadkowy Taka sama struktura organizacyjna Mini kolumny zgrupowane są w kolumny VB Mountcastle (2003). Introduction [to a special issue of Cerebral Cortex on columns]. Cerebral Cortex, 13, 2-4. EE141 (Mountcastle, p. 2) Copyright © 2006-2008, all rights reserved, Visualbiotech . Stain of cortex in planum temporale Grupowanie Mini Kolumn Grupy mini kolumn organizują sie w fizjologicznie obserwowalne kolumny funkcyjne. Najbardziej znanym przykładem są kolumny orientacji w V1. Kolumny są zdecydowanie większe od mini kolumn, maja średnice około 0.3-0.5 mm i 4000-8000 neuronów Wniosek Mountcastle’a: “Cortical columns are formed by the binding together of many minicolumns by common input and short range horizontal connections. … The number of minicolumns per column varies … between 50 and 80. Long range intracortical projections link columns with similar functional properties.” (p. 3) EE141 Rozwój obwodów sieci neuronowych Określenie organizacji sztucznych mini kolumn Samo-organizacja hierarchii mini kolumn receptorów i efektorów Samo-organizacja układów określania celów Rozwój sensorów bólu Energia, temperatura, ciśnienie, poziom przyspieszenia Sygnał od nauczyciela Znalezienie rozwiązania algorytmicznego EE141 Zasady Samoorganizacji Mini Kolumn Przedstaw wejścia z receptorów poprzez stopniowe coraz bardziej abstrakcyjne cechy w hierarchii sensorycznej Użyj “zasadę niezmienności” obserwowanych obiektów do wykrycia i nauczenia się cech niezmiennych Naucz się pamiętać sekwencje czasowe Użyj połączeń przypadkowych do wstępnego wyboru cech receptorów Użyj sprzężenia zwrotnego do tworzenia sygnałów oczekiwań i wykrywania nowości Użyj nadmiarowych struktur rzadko połączonych mikroprocesorów EE141 2 2008-9-14 Hierarchiczna Organizacja Połączeń Receptoró Receptorów i Efektoró Efektorów Organizacja Mini Kolumn Neurony receptorów są odpowiedzialne za reprezentacje środowiska otrzymują wejścia z czujników lub receptorów na niższym poziomie hierarchii reprezentują środowisko otrzymują sprzężenie zwrotne z efektorów i receptorów na wyższym poziomie pomagają aktywizować neurony efektorów i neurony wymuszeń Neurony efektorów sa odpowiedzialne za działania i umiejętności są aktywizowane przez neurony wymuszeń i efektorów aktywizują siłowniki lub wytwarzają wejście dla efektorów niższego poziomu wytwarzają sygnały planowania dla receptorów Neurony wymuszeń są odpowiedzialne za budowę systemu wartości, określanie celów, uczenie, i eksploracje Receptory i efektory maja hierarchiczne drogi połączeń Rozgałęzienia od bardziej ogólnych do bardziej specyficznych Łatwo rozgałęziają sie do wyższego poziomu Stopniowa utrata elastyczności połączeń w kierunku wejścia Wewnętrzna reprezentacja Wejścia otrzymują wejścia z niższego poziomu neuronów wymuszeń otrzymują wejścia z czujników lub receptorów wytwarzają sygnały wejścia dla efektorów inicjują uczenie i wymuszają eksploracje EE141 EE141 Organizacja Połączeń Receptorów i Efektoró Efektorów Hierarchiczna Organizacja Połączeń Receptoró Receptorów i Efektoró Efektorów Increasing connection’s plasticity Ogólna Charakterystyka : Sensory pathway Sensory neurons in a minicolumn ………… … … …... Environment 106 neurons Hierarchiczna struktura Przetwarzanie w mini kolumnach Przestrzenne i czasowe asocjacje przez połączenia i neurony wtórne Połączenia sprzężenia zwrotnego Selektywna adaptacja Funkcje: Niezmienniki reprezentacji Oczekiwanie Wyszukiwanie nowości Uczenie systemu wartości ... … 10 neurons 104 neurons EE141 Activation pathway 10 neurons 1011 neurons Koordynacja SensorowoSensorowo-Motoryczna Drogi receptorów i efektorów łącza sie na rożnych poziomach hierarchii ... … ... … EE141 Koordynacja SensorowoSensorowo-Motoryczna Sensory feature extraction and learning hierarchy Wewnętrzne reprezentacje Wejścia Wyjścia Sensory inputs refleksy EE141 Drogi receptorów i efektorów łączą się na rożnych poziomach hierarchii Reinforcement learning connections Planning feedback path Motor control hierarchical data path Motor outputs działania przemyślane EE141 3 2008-9-14 Cel Działania Koordynacja SensorowoSensorowo-Motoryczna Drogi receptorów i efektorów łącza się na różnych poziomach hierarchii Określanie celów Połączenia zmysłowe i system wartości Zwiększająca możliwość przystosowania ’ Połączenia motoryczne O … … R … … A EE141 N R: reprezentacja O: oczekiwanie A: asocjacja N: nakaz P: planowanie Środowisko EE141 Ośrodek Bólu i Określania Celów Prosty Mechanizm Prowadzi do stawiania złożonych celów Tworzy hierarchie wartości Wyczuwa zmiany poziomu bólu: • Zwiększenie bólu • Zmniejszenie bólu Pobudza uczenie Wymusza eksploracje Czy maszyna może być inteligentna jeśli realizuje tylko zadane cele? Jeśli nie to jak dynamicznie określać jej cele? Potrzebna jest hierarchia wartości działań Nie wszystkie wartości mogą być wbudowane Potrzebna jest motywacja działań, pobudzająca uczenie i eksploracje Wtórny poziom Zwiększenie bólu bólu (-) + (-) (+) Sensor Środowisko Określanie Abstrakcyjnych Celó Celów 9są wytwarzane w oparciu o niższe cele 9zaspakajają prymitywne cele (+) (-) (+) - Zmniejszenie bólu Poziom bólu EE141 Motor EE141 refrigerator Open - Level II + “food” becomes a sensory input to abstract pain center Association Inhibition Reinforcement Connection Planning Expectation Wymuszanie eksploracji Pobudzanie uczenia Abstract pain (Delayed memory of pain) Food Eat Level I + Dual pain Pain Stomach Primitive Level EE141 Łączenie Trzech Dró Dróg Oddziaływań 9Potrzebna odpowiednia reprezentacja problemu 9Umiejętność jego wykonania 9Zgodność z systemem wartości maszyny 9Priorytet do terminowego wykonania zadania Motor pathway (action, reaction) - Abstrakcyjne Cele Na ile cel abstrakcyjny może być celem użytecznym? Maszyna musi “zrozumieć” cel abstrakcyjny zanim go zaakceptuje Sensory pathway (perception, sense) Celem jest zmniejszenie prymitywnego poziomu bólu Abstrakcyjne cele Sygnały celu, oraz neurony zmysłowe i motoryczne współdziałają na rożnych poziomach hierarchii Celem oddziaływań jest minimalizacja bólu Sygnał bólu ustala rangę celów EE141 Drzewo bólu I Drzewo bólu II Motoryczne połączenie Zmysłowe połączenie Działanie bólu na ruch Działanie zmysłów na ruch Działanie zmysłów na ośrodek bólu 4
