Construction of an integrated cognitive architecture based on ACT-R and POMDP theory and its application

基于ACT-R和POMDP理论的集成认知架构构建及应用

基本信息

批准号：
22K12195
负责人：
伊藤秀昭
金额：
$ 2万
依托单位：
Saga University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K12195/
关键词：
確率的情報処理 ACT-R POMDP 認知アーキテクチャ Physical RPA

项目摘要

本研究の目的は、認識能力・行動決定能力・認知能力の全てを統合的に実現でき、理論的基盤がしっかりしていて工学的に応用しやすい認知アーキテクチャを構築することである。具体的には、統合的な認知アーキテクチャとして知られるACT-Rを部分観測マルコフ決定過程(POMDP)理論に基づいて定式化し直すこと、そして近年研究の進んでいる高性能な最適化手法を用いてその解法を実装すること、またフィジカルRPAという実問題に応用し、構築したアーキテクチャの有用性を明らかにすることを目的としている。初年度は、まずPOMDP理論に基づいてACT-Rを定式化し直し、新たな認知アーキテクチャを構築すること、そして、計算機上の数値実験により提案手法の性能を確かめることを計画していた。具体的には、認識能力と行動決定能力だけを備えた既存の手法と、それに加えて認知能力を備えた提案手法とを比較し、提案手法の優位性がどれほどであるかを明らかにすることを計画していた。今年度は実際に、POMDP理論に基づいてACT-Rを定式化し直し、計算機上に実装する作業を進め、簡単な強化学習による実装までは行うことができた。しかし、まだ高性能な最適化手法による実装を完了させることができておらず、数値実験も行えていないため、これらは次年度に行いたい。また、フィジカルRPAへの応用のため、その要素技術の開発を進めた。その結果、重なった紙の認識や、紙と紙以外の物体の両方を把持できるロボットハンドなどの要素技術を開発することができ、一部は学会発表することができた。

这项研究的目的是创建一个认知体系结构，使所有认知能力，行为决策能力和认知能力都可以整合，并具有扎实的理论基础，并且易于应用工程。具体而言，目的是基于部分观察马尔可夫决策过程（POMDP）的ACT-R进行改革ACT-R（称为综合认知结构），并使用近年来研究的高性能优化方法实施解决方案，并将其应用于实体架构的实际问题，以阐明构造建筑的有用性。在第一年，我们计划基于POMDP理论首先重新重新重新启动ACT-R，构建一种新的认知结构，并通过计算机上的数值实验来验证所提出的方法的性能。具体而言，该计划是要比较只具有认知和行为决策能力的现有方法，并具有也具有认知能力的建议方法，并阐明了所提出方法的优势。今年，我们能够根据POMDP理论实际重新重新制定ACT-R，并在计算机上实施它，甚至使用简单的强化学习实施它。但是，由于尚未完成使用高性能优化方法的实施，并且尚未执行数值实验，因此我们希望在明年执行这些实验。此外，基本技术的开发是用于物理RPA的。结果，可以开发元素技术，例如对重叠的纸张和机器人手可以掌握纸张和非纸的对象的认识，其中一些可以在学术会议上介绍。