智能科学与技术学报 ›› 2022, Vol. 4 ›› Issue (4): 560-570.doi: 10.11959/j.issn.2096-6652.202234

• 专栏:人工智能3.0中的机器学习方法 • 上一篇    下一篇

神经符号学及其应用研究

蔡莹皓1,2, 杨华3, 安璇1,2, 王文硕1, 杜沂东1, 张嘉韬3, 王志刚3   

  1. 1 中国科学院自动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室,北京 100190
    2 中国科学院大学人工智能学院,北京 100049
    3 英特尔中国研究院,北京 100190
  • 修回日期:2022-07-10 出版日期:2022-12-15 发布日期:2022-12-01
  • 作者简介:蔡莹皓(1983− ),女,中国科学院自动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室副研究员,主要研究方向为机器人操作技能学习、具身智能
    杨华(1975− ),女,博士,就职于英特尔中国研究院,主要研究方向为个性化知识图谱、基于人类常识的推理
    安璇(2001− ),女,中国科学院自动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室硕士生,主要研究方向为机器人操作技能学习
    王文硕(1999− ),男,就职于中国科学院自动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室,主要研究方向为机器人抓取
    杜沂东(1997− ),男,就职于中国科学院自动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室,主要研究方向为仿生机器人
    张嘉韬(1997− ),男,就职于英特尔中国研究院,主要研究方向为知识图谱与不确定性推理
    王志刚(1978− ),男,博士,英特尔中国研究院研究员,主要研究方向为机器人时空智能、基于统计方法和符号方法的混合 AI系统、系统优化

Study on NeuroSymbolic learning and its applications

Yinghao CAI1,2, Hua YANG3, Xuan AN1,2, Wenshuo WANG1, Yidong DU1, Jiatao ZHANG3, Zhigang WANG3   

  1. 1 The State Key Laboratory for Management and Control of Complex Systems, Institute of Automation, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China
    2 School of Artificial Intelligence, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
    3 Intel Labs China, Beijing 100190, China
  • Revised:2022-07-10 Online:2022-12-15 Published:2022-12-01

摘要:

深度学习在感知智能上的不断突破推动了人工智能在各领域的广泛应用。但在实际落地过程中,只有把感知智能提高到更高层的认知智能,才能更好地满足日益复杂的应用需求。神经符号学将擅长感知任务的神经网络方法和擅长推理任务的逻辑符号学有机地融合在一起,是实现高层认知智能的途径之一。基于此,提出了一套神经符号学的实用框架NSFOL,并基于NSFOL实现了机器人任务规划、自学习机器人运动规划和教育实验视频评估3个典型应用。实验结果表明,尽管NSFOL尚未完善,但是它已经能够很好地支持相关应用,在可学习、可推理、可解释和可泛化方面具备一定的优势。希望通过阐述神经符号学的阶段性研究成果,激发更多的思考和研究,共同推动神经符号学的发展。

关键词: 人工智能, 神经符号学, 机器人任务规划, 机器人运动规划, 教育实验视频评估

Abstract:

The continuous breakthrough of deep learning in perception has promoted the application of AI in various fields.It is found that we can not meet the requirements without improving the intelligence from perception level to higher cognition level.NeuroSymbolic learning can seamlessly integrate neural network methods, that are good at perception tasks, and logical symbolic methods, that are good at reasoning tasks.Therefore, it is one of the best candidates to achieve high-level cognitive intelligence.A practical framework for NeuroSymbolic learning:NSFOL was proposed.Moreover, three typical applications based on NSFOL: robot motion planning, robot task planning and video evaluation for educational experiment were presented.Experiments show that NSFOL can support these three specific applications successfully.Moreover, these implementations have advantages in learn ability, reasonability, interpretability and generalizability.Hope to stimulate more thinking and research to jointly promote research in NeuroSymbolic learning by sharing our preliminary studies in this direction.

Key words: AI, NeuroSymbolic learning, robot motion planning, robot task planning, video evaluation for educational experiment

中图分类号: 

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