机器人中神经科学启发的感知行为:应用主动推理进行状态估计,控制和自我感知
本文介绍了活跃推理的理论,并利用深度学习的最新进展,构建能够处理高维传感器数据并进行主动推理的复杂生成模型,这是深度主动推理在真实世界机器人导航任务中的首次应用。
Mar, 2020
本文描述了通过使用自我识别算法的方法,人造机器人可以通过镜子识别自己并将自己的行为与其他实体区分开来。该算法将主动推理理论模型与神经网络学习相结合,通过自由能最小化推理机体配置并累积证据进行自我识别。实验结果表明该算法在不同的初始条件下具有可靠性。
Apr, 2020
基于自由能最小化原则的主动推理理论,提出了一个输出 - 概率、时间预测、模块化人工神经网络结构,能够处理感觉运动信息,推理与行为相关的世界方面,并调用高度灵活、目标导向的行为,其中包括利用形成的地形图灵活驾驶、避免障碍和选择通往目的地的路径。另外,研究表明该学习代理适用于进行零样本推广,适用于不同地形的环境。
Feb, 2022
我们提出了一种基于像素的深度主动推理算法 (PixelAI),它受到人类身体感知和动作的启发。这种算法将来自神经科学的自由能原理与深度卷积解码器相结合,以直接处理原始视觉输入并提供在线自适应推理。我们的方法通过研究模拟和真实的 Nao 机器人中的身体感知和动作进行验证。结果显示,我们的方法允许机器人通过单眼摄像头图像动态地估计其臂的位置,并自主地朝着 “想象” 的外部位置进行运动,这表明机器人和人类的身体感知和行动可以通过将二者视为由不断的感官输入引导的主动推理问题来有效地解决。
Dec, 2019
通过动态规划,我们指的是人脑推断和施加与认知决策相关的运动轨迹的能力。最近的范式 —— 主动推断,为生物有机体的适应提供了基本见解,不断努力减小预测误差以限制在适合生活的状态中。在过去的几年中,许多研究表明,人类和动物行为可以用主动推断的过程来解释,无论是作为离散决策还是连续运动控制,这激发了机器人技术和人工智能领域的创新解决方案。然而,文献对于如何在不断变化的环境中有效规划行动仍缺乏全面的展望。本研究以建模工具使用为目标,深入探讨了主动推断中的动态规划主题,牢记生物目标导向行为的两个关键方面:理解和利用物体操纵的作用机会,以及学习自身与环境(包括其他代理者)之间的分层交互。我们从一个简单单元开始,逐渐描述更高级的结构,比较最近提出的设计选择,并为每个部分提供基本示例。本研究与传统的神经网络和强化学习的观点不同,指向主动推断中尚未开拓的方向:分层模型中的混合表示。
Feb, 2024
本研究通过与发展心理学家合作的定向实验,了解婴儿如何获得第一次的 “感觉 - 运动身体知识”,进而构建具有传感器官的计算模型,对多模态身体表示学习、适应和操作的机制进行研究,提出了自我接触和自我观察的办法,开发了一个校准工具箱,并在多个机器人平台上进行了实验验证,最终研究了周围空间与人类和机器人的安全合作的可能性。
Nov, 2022