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Active inference处理感知、行动和学习为在生成模型下最小化自由能功能来界面前景,而教学互动以规模实现这一循环:学生不断从反馈中更新关于概念和自我效能的信念,同时教师设计活动和评估在学生知道什么存在广泛不确定性的情况下。层次化的生成模型中,较高层级编码慢的上下文规律,较低层级编码快的感觉细节,映射到课程结构上,自由能原则要求预测误差既不平凡也不令人震惊的要求对应于诸如最近发展区这样的概念。教室也是多智能体和部分可观测的:教师从嘈杂信号如测试成绩和行为中推断隐藏的学生知识和情绪,同时学生从有限反馈中推断隐藏的评分标准和任务需求,这赋予互动自然的POMDP结构,在每种策略选择中都有认知和实用价值。
文献状态
相关文献分为三层:成熟的理论基础(Friston的自由能原理、预测编码和贝叶斯大脑账户,受到质疑是否当前证据支持‘贝叶斯大脑’主张的字面实证解读);认知神经科学和临床神经科学中的经验性主动推理研究(例如多巴胺编码预期确定性、视觉探索作为知识获取行动,跨诊断精神疾病中探索-利用学习的研究),这些研究表明该框架可以拟合到真实的行为和神经数据,尽管这些研究的目标是感知和精神病学而非教育;以及一小部分论文直接针对教育。这两篇同行评审文章锚定了这一第三层——皇家学会的《主动推理走向学校:课堂上主动学习的重要性》和泰勒与弗雷德里克森的《主动推理与教师发展》,同时还有关于技能学习中序列依赖预测编码的神经生理学研究,显示了在练习过程中上下文和先验知识的层次整合。报告将这一直接教育文献描述为仍处于萌芽状态,专注于概念图示而非大规模的实证验证。
未解之题
报告将验证主动推理作为描述性(而非规范性或指令性的)学习理论的核心开放问题,呼应了贝叶斯大脑批评的警告,即优雅的形式化方法尚未证明人们确实像预期自由能最小化者那样行为。从当前实验主动推理工作中使用的较小且明确界定的任务扩展到多agent、长时间尺度上的真实课堂复杂性,以及混淆规范设计原则(教室应该如何结构)与描述性主张(学生实际上如何表现)的风险,都被视为独特的方法学挑战。报告还指出了生成模型中编码如动机和能力等潜在特质以应对高风险决策时所引发的伦理和实用性问题,并且在将动机、情绪和社会身份整合到这些模型中的概念空白。接下来证据的优先事项包括控制行为实验来检验预期自由能预测与强化学习替代方案,神经生理学上的序列依赖性预测编码工作扩展至课堂任务,纵向课堂观察以及低风险试点实施。
参考主干
Karl J. Friston (2010). The free-energy principle: a unified brain theory? Nature Reviews Neuroscience. DOI: 10.1038/nrn2787. Thomas Parr, Giovanni Pezzulo, Karl J. Friston (2022). Active Inference: The Free Energy Principle in Mind, Brain, and Behavior. MIT Press. Giovanni Pezzulo, Francesco Rigoli, Karl J. Friston (2015). Active Inference, homeostatic regulation and adaptive behavioural control. Progress in Neurobiology. DOI: 10.1016/j.pneurobio.2015.09.001. 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.