Biologisk motiverte kognitive arkitekturer (BICA) - gratis kurs fra Open Education, opplæring 10 uker, fra 2 til 3 timer per uke, Dato 28. november 2023.
Miscellanea / / November 30, 2023
Dette kurset tilbys masterstudenter. BICA er et lovende, raskt utviklende felt i skjæringspunktet mellom kunstig intelligens, biologi og kognitiv vitenskap. Et bevis på dette er det økende antallet vitenskapelige publikasjoner knyttet på en eller annen måte til BICA. Her forstås kognitiv arkitektur i vid forstand, som en mal for utvikling av intelligente agenter. Kildene til biologisk motivasjon er hjernen (nevrovitenskap) og menneskelig tanke (kognitiv psykologi). Emnet skal sikre at studentene utvikler grunnleggende kunnskap innen kognitive arkitekturer, deres grunnleggende elementer og prinsipper, tilnærminger til deres implementering, deres studier og bruk i virtuelle miljøer. Studentene vil lære om globale problemer med kunstig intelligens og BICA-baserte tilnærminger for å løse dem, samt testene og beregningene som brukes til vurdering. Noen av nøkkelbegrepene og emnene som ligger til grunn for BICA vil bli dekket i detalj, inkludert menneskelige minnesystemer, nevrale nettverksmodeller, semantisk kartlegging, sunn fornuft resonnement, etc. Spesiell vekt vil bli lagt på veikartet for å løse BICA-utfordringen og lovende anvendelser av fremtidige BICAer humanoid type.
Kurset er tospråklig. Materialet presenteres hovedsakelig på engelsk med russiske undertekster.
Modul 1. Generell introduksjon.
Kan en maskin ha en bevissthet som ligner på et menneskes? Ambisjoner og problemer med kunstig intelligens (AI). Kognitive arkitekturer som en alternativ tilnærming til å lage AI. Interesse for dette området i den vitenskapelige verden. Forskningsmiljøer for kognitiv arkitektur.
Grunnleggende informasjon fra kognitiv psykologi: introspeksjon, behaviorisme, kognitiv revolusjon og dataanalogi av hjernen.
Modeller av menneskelige minnesystemer, eksplisitt og implisitt, korttids- og langtidsminne. Elementer i den kognitive syklusen, persepsjon, oppmerksomhet, fantasi.
Modul 2. Introduksjon til nevrovitenskap.
En kort introduksjon til nevrovitenskap: elementer av nevrofysiologi og nevroanatomi, atferdsmessig, beregningsmessig, systemnevrovitenskap. Psykofysiologi, hjerneavbildning og kognitiv nevrovitenskap.
Prinsipper for drift av nevroner og deres elementer. Atferdskorrelater av nevral aktivitet. Typer koding. Lokalisering av funksjoner. Eksempler: stimulusdetektorer, speilnevroner, stedsceller, bestemorneuroner. Bindingsproblem. Diskusjon om fantasiens natur.
Modul 3. Biologisk og maskinlæring av nevrale nettverk.
Mekanismer for minnedannelse i hjernen. Nevrale nettverksmodeller og attraksjoner, deres typer og forbindelser med biologi og psykologi. Romlige kognitive kart i biologi. Deres rolle i minnedannelse.
Elementer i teorien og anvendelser av nevrale nettverk. Evolusjonær programmering og andre former for maskinlæring. Mulighet for tilknytning til biologi.
Modul 4. Kunnskapsrepresentasjoner og semantisk kartlegging.
Begreper av tegn, symbol, språk. Representasjoner av begreper og kategorier i menneskelig hukommelse. Semantiske nettverk og konneksjonisme. Semantiske gitter og konseptanalyse.
Kontinuerlige semantiske rom. Sterke og svake semantiske kart. Semantiske kartleggingsmetoder: matematiske, fysiologiske, psykologiske og språklige aspekter. Typer semantiske kart og deres applikasjoner. Semantisk kartlegging av hjerneaktivitet og «tankelesing».
Modul 5. Prinsipper, mangfold og utvikling av kognitive arkitekturer.
Evolusjon av tilnærminger for å skape intelligente agenter. Begrepet kognitiv arkitektur. Kognitiv arkitektur som en legemliggjort intelligent agent, som et programmeringsspråk og som et teoretisk rammeverk.
Generell teori om kognitive arkitekturer. Minnesystemer, kognitiv syklus. Hierarki av kognitive arkitekturer. Trender i utvidelse og sammenslåing av BICA-modeller. Felles minimal kognitiv modell (Common Model of Cognition) og det mest utvidede funksjonsdiagrammet til BICA. Begrepet kritisk masse.
Driftsprinsipper for de mest kjente spesifikke kognitive arkitekturene: Soar, Act-R, Clarion, Icarus. Hybrid BIKA. Oversikt over mangfoldet av BICA-modeller. GMU BICA eksempel. Tabell over kognitive arkitekturer.
Modul 6. Emosjonsmodellering og emosjonelle kognitive arkitekturer.
Typer beregningsmessige tilnærminger til emosjonsmodellering. Diskrete og komponentmodeller. Affektive rom. Logiske og statistiske tilnærminger: modal logikk, situasjonsberegning, BDI-modeller, induktive inferensmetoder. Eksempler på emosjonelle kognitive arkitekturer (EMA).
Hvorfor trenger en robot humor? Problemet med å modellere komplekse og sosiale følelser. Moralske ordninger. eBICA eksempel.
Modul 7. Minne om fortiden og fremtiden, det mulige og det umulige.
Episodisk minne. Prospektivt og retrospektivt selvbiografisk minne. Konsolidering og rekonsolidering. Retrograd og anterograd amnesi. "Teori om tanke". Begreper om "jeg", minnemanipulasjon. Fri vilje, determinisme, tillit.
Typer metatenking. Sosial og narrativ intelligens. Fabel og plot. Karakter og rolle. Forfatter og skuespiller. Narrativt nettverk og arbeidsscenario. Narrativ planlegging, autonom målgenerering, troverdige karakterer. Sosialt akseptable intelligente agenter.
Modul 8. Menneskelig læring, BICA og veien til AI kritisk masse.
Problemet med undervisning i pedagogikk. Typer trening. Aktiv læring. Læring gjennom resonnement og problemløsning. Selvregulert læring. Meta-læring. Rollen til følelser, fantasi, sosial og metathenking i realiseringen av læringsevne.
Implementering av teorier og modeller for menneskelig læring i en datamaskin. Intelligente veiledningssystemer basert på BIKA og deres anvendelse i utdanningsprosessen. Oppgaven med å lage en "kunstig student" for generell formål. Å overvinne barrieren i menneskelig bevissthet.
Modul 9. Anvendelser av kognitive arkitekturer.
Vitenskapelige og praktiske problemer løst på grunnlag av BIKA. Applikasjoner innen medisin, psykologi, militære anliggender, sosialteknikk og analyse, utdanning, næringsliv, kunst, underholdning, etc. Kunstig kreativitet.
Modul 10. Systemer og metoder for vurdering av kognitive arkitekturer og AI-utvikling.
Tester, kriterier og beregninger for å vurdere ytelsen til intelligente systemer. Kognitiv tikamp. Turing-testen og dens modifikasjoner. Virtuelle miljøer og VR-miljøer for å studere oppførselen til naturlige og kunstige kognitive arkitekturer under deres sosiale interaksjon. Effektivitet, troverdighet og sosial kompatibilitet. Intellektuell og sosial-emosjonell kompetanse. Anvendelse av kjennetegn ved den menneskelige psyken på kunstige systemer.
Setter oppgaven med å skape sterk AI. Mulige alternativer for utvikling av AI. Mulig rolle for kognitive arkitekturer i AI-systemer i nær fremtid. Utfordringer, farer og veikart. Etiske og filosofiske spørsmål.