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研究者、昆虫学者およびActive Inference Instituteのメンバーが、active inferenceを昆虫神経科学、集団行動、そして Swarm Robotics に適用することに興味がある。
アントコロニー、蜂蜜蜂の探食行動、そして昆虫の神経系が自由エネルギー原理を生きる、実践的な分野としてテストする。
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昆虫学は、強制的な観察下で進化した感知、移動、および社会的行動を含む昆虫の脳における単一ニューロン計算から集団レベルの集団知能まで、自由エネルギー原理と活性インフェアランスをテストするのに非常に豊富で実験的に扱いやすい場所を提供します。社会的な昆虫は、行動追跡、電気生理学、および分子生物学からの密度の高いデータセットに基づく複雑な感知、移動、および社会的行動を示し、強制的な観察下で進行します。このページは、活性インフェアランスと蟻の集団、ハチの採餌、そして昆虫神経生物学とのつながりを結びつける最新の文献を合成し、 peerレビューの実証的作業からシミュレーションと理論までを区別します。
昆虫の神経系は予測コード化と前モデルが一致する証拠を示す：蝗虫のオトモモーター反応を調節する運動コピーメカニズムが存在し、2026年のドリスフォリアプリントは内部オシレータと予測コード化が昆虫脳の祖先的な特徴であり、3500万年以上にわたって保存されていることを示唆しています。社会性昆虫の集団もeusocial、分散型知能を備えています：蟻や蜂はpheromoneとダンスを通じて協力輸送のトレールでコントロールされ、それが「ベイジアン超生物」としてモデル化されており、分布的なサンプリングを実行しています。現代のビデオ追跡とニューロン記録ツールとの組み合わせにより、昆虫学は活性インファーザにニューラルと集団行動へのアクセス点を提供し、他の種では同時に見つけるのが難しいことが多いです。
最も直接的な応用は、「Active Inferants: Ant Colony Behaviorのアクティベートインフェクションフレームワーク」（Friedman、Tschantz、Ramstead、Friston、Constant、2021年、Frontiers in Behavioral Neuroscienceで承認された）であり、これは交替するT型迷路での蟻の採餌を離散状態マルコフ決定過程にモデル化し、期待自由エネルギーに基づく政策選択を使用して、単一のpheromoneを使用して道の形成と確率マッチングを再現します。この研究は、ベイジアン超生物シリーズ（Royal Society Interface）が蟻とbeeの集団をマルコフ連鎖モンテカルロサンプリングと外部化されたpheromone記憶でモデル化したことおよび「Federated Inference and Belief Sharing」（Friston、Parr、Fields 他）、多代理論の信念共有が昆虫学とネモトロジーに結びつくことを明示的に結びついたことから派生しています。集団知のモデル化（Active Inference Model of Collective Intelligence）、集団ダイナミクスのモデル化（Collective Phase Dynamics in an Active Inference Swarm Oscillator）は、主として理論的で昆虫特異性がないためです。ドリスパルムのオプトモーター記録からの予測コーディング証拠、flyoptic-lobeゲイン変調と睡眠による異常刺激応答がニューロンの側を地図します。
Active InferAntsは、Active Inference Instituteによって開発されたPythonパッケージで、生成モデルと政策選択スキームを直接Inspired by the "Active Inferants" paperでシミュレートするための蟻群の食料探求を模倣します。これはGitHubにリリース予定のPyPIにもあります。実証的な基礎は、「Experimental Entomology in the Age of Video」（ビデオ追跡と行動注釈プロトコル）やBAU-Insectv2データセット（昆虫認識と行動解析用）などのリソースから来ます。応用ロボティクスの側面では、"Robot navigation as hierarchical active inference"とハチ学習飛行をインスピレーションとしたロボットナビゲーションに関するNature記事が、インstituteの自身のActive Inference in Robotics Learning Pathと知識ベースモジュール（蟻群シグテマリージョンとハチの食料探求・授粉）によって昆虫インスパイアされた生成モデルに基づく制御をサポートしています。
厳密な実験的テストはまだ稀であり、現在の神経学的な証拠では予測のモジュレーションと行動のコピーが示されていますが、 variational free energy minimization を直接検証するものではありません。そして、この分野は "bayesian brain" の "神話"に対する批判を回答するために、具体的なメカニズムに基づく偽定可能な予測を作成しなければなりません。分子/生理学的状態と集団レベルの性質間の多スケールモデルの開発はまだ進められておらず、昆虫の通信 (ワグネーションダンスやpheromoneコード) を信念共有メカニズムとするための定量的な生成モデルも未開発です。文献には標準化されたバーゼルタスクと共有ツールがまだ存在せず、コンピュータビジョンや reinforcement learning に類似したパラダイム (Tマゼ、地理的探査タスク、ハチの navigational task) の統合された評価環境も未整備です。
Karl J. Friston (2010). The free-energy principle: a unified brain theory? Nature Reviews Neuroscience. DOI: 10.1038/nrn2787. Giovanni Pezzulo, Francesco Rigoli, Karl J. Friston (2017). Active Inference, homeostatic regulation and adaptive behavioural control. Progress in Neurobiology. DOI: 10.1016/j.pneurobio.2017.08.001. Maxwell J. D. Ramstead, Karl J. Friston, Axel Constant, Lancelot Da Costa, Casper Hesp, Beren Millidge, Alexander Tschantz (2023). On Bayesian Mechanics: A Physics of and by Beliefs. arXiv. Daniel Ari Friedman, Alec Tschantz, Maxwell J. D. Ramstead, Karl J. Friston, Axel Constant (2021). Active Inferants: An Active Inference Framework for Ant Colony Behavior. Frontiers in Behavioral Neuroscience. DOI: 10.3389/fnbeh.2021.647732. Lancelot Da Costa, Thomas Parr, Noor Sajid, Sebastijan Veselic, Victorita Neacsu, Karl J. Friston (2020). Active inference on discrete state-spaces: A synthesis. Journal of Mathematical Psychology. DOI: 10.1016/j.jmp.2020.102447.
キーの表面
アブストラクト」（ファリデムら，2021，フロントiers・インスツルメンタル・ニューロサイences）は、単一のpheromoneを使用して、single pheromoneを用いてトレール形成と確率マッチングを再現するdiscrete-state active inferenceプロセスでANTSの採餌モデルを作り出しました。
ペアレビューされたベイジアン超生物シリーズは、pheromoneトレールを外部化した記憶としてとらえ、MCMCのような分布型サンプリングを可能にするもので、集団の明示的なアクティブインフェクションモデルの先駆となることを直接引用しています。
多くの分野——集団オscillatorモデル、ハチ inspiredのロボット工学、昆虫通信が連携する推論はシミュレーションや概念的な類似性であるため、まだ昆虫の自由エネルギー最小化を直接ニューロンでテストすることは設計されていません。
関連リソース
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Audience: Developer
Project repository for multiagent Active Inference modeling work.
Audience: Researcher
External paper repository surfaced from the official research page.
Audience: Researcher
Reachable arXiv reference surfaced from the official research page.