تم ترجمة هذه الصفحة آليًا من الإنجليزية. اطلع على النسخة الأصلية باللغة الإنجليزية.

مُحلّلو النماذج الحاسوبية ومهندسو البرمجيات والمساهمون في المعهد يختارون أو يبنون سلاسل أدوات لمحاكاة أو مطابقة أو نشر نماذج الاستدلال النشط.

التنبؤ النشط والأدوات الحاسوبية

البرنامج الأساسي الذي يحول تقليل الطاقة الحرة من المعادلات إلى نماذج قابلة للتنفيذ - بايثون، وجوليّا، وماتلاب، وأدوات رمزية.

التفكير النشط يكون مفيدًا فقط بقدر ما يفي به الكود الذي ينفذه. في جميع أنحاء النظام البيئي، يحمل عدد قليل من الأدوات الصغيرة معظم الوزن العملي: حزم بايثون لمحاكاة الحالات المنفصلة، إطار عمل جولي لتمرير الرسائل التفاعلية على نطاق واسع، منصة MATLAB الإحصائية التي لا تزال موجودة منذ عقود والتي ساعدت في نشأة النظرية، وأنظمة الاستدلال الرمزي التي تربط بين تقليل الطاقة الحرة والتخطيط المنطقي للروبوتات. تستعرض هذه الصفحة تلك الأدوات، والنشاط التطويري والتعلم المرتبط بالمؤسسة حولها، والتجزئة التي لا تزال تفصلها عن مجموعة برمجية متماسكة واحدة.

لماذا يتناسب النطاق

تُعرَّف الطاقة المتغيرة والطاقة الحرة المتوقعة بتقريبه الرياضي، ولكن كل تطبيق لنظرية الاستدلال النشط - من ذراع روبوتي إلى نموذج نفسي إلى محاكاة سياسة - في النهاية يعتمد على تنفيذ نموذج توليدي، ومحرك الاستدلال، والخلفية العددية. وقد جعلت أدوات مختلفة التزامات مختلفة هنا: عمليات القرار الماركوفية الجزئية القابلة للمشاهدة بشكل منفصل مقابل ديناميكيات الحالة المستمرة، والحساب الدفعي مقابل التدفق التفاعلي، والنماذج التوليدية المحددة يدويًا مقابل المتعلمة، والعددية مقابل التمثيلات الرمزية للمعتقدات والأهداف. نظرًا لأن صفحات المجال الأخرى للمعهد تصف الاستدلال النشط الذي تم تطبيقه في مجال ما، فإن هذه الصفحة تصف بدلاً من ذلك الطبقة الحسابية المشتركة التي تكمن تحتها - الأدوات التي يختارها المطور للوصول من النظرية إلى محاكاة عاملة.

أربعة سلاسل أدوات، أربعة نماذج

PyMDP هو حزمة بايثون لمحاكاة وكلاء الاستدلال النشط في بيئات عمليات القرار الماركونية ذات الحالات المنفصلة، مما يمنح النماذج POMDP-نموذج توليدي بأسلوب، واستنتاج متغير حول الحالات المخفية، واختيار السياسة القائم على طاقة حرية متوقعة في تنفيذ مرجعي قابل لإعادة الاستخدام على نطاق واسع. RxInfer.jl، التي طورتها BIASlab في إيفينهوه، تسلك طريقًا مختلفًا: فهي تجري تمرير رسائل استجابة على رسومات Forney من نوع فورني بدلاً من العمل مباشرة مع الرسوم البيانية البايزية أو عمليات POMDPs الصريحة، لذا فإن الاستنتاج مدفوع الأحداث بدلاً من التشغيل على ساعة ثابتة، مع فوائد موثمة للإدخال المتدفق و لتوسيع نطاق النماذج ذات عدد كبير من المعلمات. SPM (التصنيف الإحصائي الموجه بالمعاملات)، وهي منصة MATLAB تم إنشاؤها بواسطة كارل فرايستون في وحدة ميكروسكوبات MRC Cyclotron في أواخر الثمانينيات لتحليل إحصائي لبيانات fMRI و PET و EEG، سبقت الاستدلال النشط - تطورت نموذجه العام للنموذج الإحصائي ونظريات حقول غاوس جنبًا إلى جنب، وساعدت على إطلاق شكل طاقة حرية، ولا يزال يستخدم اليوم كلحجر الزاوية التاريخي وأداة تحليل عملية. Symbolic Cognitive Robotics، المبنية حول مشروع karma_system الخاص بجيان فرانسوا كلويتيه، تتبع طريقًا رابعًا، تجمع بين الاستدلال الرمزي والاستدلال النشط بحيث يتم تمثيل النماذج التوليدية والمعتقدات والأهداف كتركيبات رمزية بدلاً من الأرقام بشكل خالص، مع الحفاظ على اختيار الإجراءات عن طريق تقليل طاقة حرية متوقعة.

تطوير وتعلم مرتبطين بالمنشأة

مجموعة تعلم RxInfer.jl هي مشروع نشط للمعهد وتتعاون مباشرة مع مطوري RxInfer.jl في التطوير مفتوح المصدر، بما في ذلك تقنيات التصور للرسوم البيانية العاملة الموجودة داخل محرر التعليمات البرمجية؛ وقد نظمت المجموعة جلسات متزامنة منتظمة ودعت مساهمين بمجموعة متنوعة من الخلفيات في مجال Julia والنمذجة الاحتمالية للعمل على مشاريع تطبيقية. إن عمل الروبوتات المعرفية الرمزية هو عمل جان فرانسوا كلوشيه، باحث زمالة يعمل مع المعهد، وقد أظهر منهجية karma_system في إعدادات تخطيط الروبوت وحل المشكلات الرمزية؛ كما كانت الروبوتات مجال تركيز مخصص لليوم الدراسي الثاني للتطبيق النشط للاستدلال في المعهد. PyMDP، على الرغم من صيانته خارج المعهد، قد تم تسليطه الضوء عليه في جلسات تعلم ModelStream الخاصة بالمعهد، مما يعكس دوره كإطار عمل مرجعي مشترك عبر المجتمع الأوسع وليس أداة لمرة واحدة في المختبر.

مسائل مفتوحة

الأدوات أعلاه لا تشترك في تنسيق نموذج توليدي مشترك، أو خوارزمية استنتاج، أو خلفية رقمية، لذا فإن النموذج المبني في واحدة غير قابل للنقل إلى أخرى دون إعادة كتابة كبيرة، ولا يوجد حتى مجموعة معايير موحدة للمقارنة بينها فيما يتعلق بالدقة والسرعة والسلوك في التوسع. كما أن الانقسام بين الرقمي/المستمر/الرمزي يعني أن الممارسين يجب عليهم الالتزام مبكرًا بمجموعة معينة - حالات منفصلة على غرار POMDP، أو تمرير الرسائل المستمرة، أو التمثيلات الرمزية - مع أدوات محدودة لدمجها داخل نموذج واحد. تختلف نضج الوثائق والتعبئة بشكل كبير: بعض الأدوات لديها دروس تعليمية ومجموعات تعلم منظمة، بينما لا تزال أدوات أخرى أقرب إلى الشفرة البحثية من البرامج الموزعة. كما هو الحال مع مجالات التطبيق الأخرى للاستدلال النشط، تعتمد المطالبات بالتبني والأداء المتقدم على إثبات المفاهيم المثبتة وتطوير المجتمع النشط بدلاً من المقارنات المستقلة والمنهجية ضد البدائل الراسخة.

إطار مرجعي

كارل جيه. فرايستن (2010). مبدأ الطاقة الحرة: نظرية موحدة للدماغ؟ مراجعات علم الأعصاب. DOI: 10.1038/nrn2787. كريستوفر إل. باكيلي، تشانغ سوب كيم، سايمون ماكجوريجور، أنيل كي. سيت (2017). مبدأ الطاقة الحرة للعمل والإدراك: مراجعة رياضية. علم النفس الرياضي للدورية. DOI: 10.1016/j.jmp.2017.09.004. توماس بار، جوفاني بيزولو، كارل جيه. فرايستن (2022). الاستدلال النشط: مبدأ الطاقة الحرة في العقل والدماغ والسلوك. مطبعة إم آي تي. لانسيولوجو د كوستا، توماس بار، نور ساجيد، سيباستيان فيسليك، فيكتورتا نيسكسو، كارل جيه. فرايستن (2020). الاستدلال النشط على مساحات الحالة المتقطعة: تركيب. علم النفس الرياضي للدورية. DOI: 10.1016/j.jmp.2020.102447.

الأسطح الرئيسية

نظرة عامة حول الاستدلال النشط والأدوات الحاسوبية

أربعة نماذج، مبدأ واحد

محاكاة POMDP منفصلة بلغة بايثون، ونقل الرسائل في رسم بياني للعوامل التفاعلي في جوليا، والتصوير العصبي الإحصائي في MATLAB، والمنطق الرمزي للروبوتات جميعًا تنفذ تقليل طاقة حرة، ولكن لا تشترك في تنسيق نموذج أو محرك استدلال مشترك.

تُسبق نظرية SPM النظرية التي تدعمها الآن

بدأ نموذج SPM في أواخر الثمانينيات كتقنية إحصائية لتحليل صور الدماغ، قبل سنوات من صياغة نظرية الاستدلال النشط — وتطورت أعماله القائمة على النموذج الخطي العام ونظرية المجال الغاوسي، وساهمت في تشكيل مبدأ الطاقة الحرة نفسه.

تطوير مُدار من قبل المؤسسة، وليس مجرد أدوات مرتبطة بالمؤسسة.

المجموعة التعليمية لـ RxInfer.jl تعمل مباشرة مع مطوري الإطار على المساهمات مفتوحة المصدر، و Symbolic Cognitive Robotics مبنية ومُعرضة بواسطة باحث أول في المؤسسة، مما يجعل هذا المجال أحد المجالات التي تكون فيها المؤسسة أداة مساهمة، وليست مجرد تطبيق.

الموارد ذات الصلة

روابط عامة لهذه الصفحة

Repository / Projects

GitHub organization

Audience: Developer

Public GitHub organization for Institute repositories and open-source work.

projectsgithub-org

الصفحات الرسمية

أسطح المعهد الرسمي

المستودعات

المستودعات المصدرية المفتوحة ذات الصلة