Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > cs > arXiv:2507.18868

帮助 | 高级搜索

计算机科学 > 人工智能

arXiv:2507.18868 (cs)
[提交于 2025年7月25日 ]

标题: 一种受神经科学启发的组合泛化双过程模型

标题: A Neuroscience-Inspired Dual-Process Model of Compositional Generalization

Authors:Alex Noviello, Claas Beger, Jacob Groner, Kevin Ellis, Weinan Sun
摘要: 系统性组合泛化——构建和理解已知构建块的新组合——仍然是人工智能系统的核心挑战。 人类认知通过海马体(HPC)和前额叶皮层(PFC)的相互作用实现这种灵活性:海马体快速编码事件,而前额叶皮层将它们巩固为可用于推理的可重用模式。 基于这些见解,我们提出了MIRAGE(基于通用经验的规则和抽象的元推理),这是一个在组合任务上实现系统泛化的框架。 MIRAGE有两个相互作用的模块,模仿大脑的深思熟虑的HPC-PFC循环和直觉性的新皮层模式识别。 (1)元训练的Transformer神经分解器,类比新皮层“系统1”计算,在任务无关的随机采样的组合语法流上进行训练,每次遍历应用一次分解步骤,后续遍历迭代地优化序列表示。 (2)模式引擎,类似于HPC-PFC“系统2”循环,动态提取、排序并应用可重用模式,将变量绑定存储在情景记忆中,并在需要时扩展它们。 通过显式地为MIRAGE的Transformer组件配备主动管理的模式结构,我们的模型通过显式的模式应用和转换进行系统性组合操作,在解决完全新颖任务时仅依赖冻结的权重。 这种方法在SCAN基准测试中展示了系统性组合泛化,仅使用变压器模块中的1.19M参数,在所有任务分割上达到了> 99%的准确率。 消融研究证实,MIRAGE的系统性关键取决于提取模式的质量和模型的迭代优化过程。
摘要: Systematic compositional generalization - constructing and understanding novel combinations of known building blocks - remains a core challenge for AI systems. Human cognition achieves this flexibility via the interplay of the hippocampus (HPC) and prefrontal cortex (PFC): the hippocampus rapidly encodes episodes, and the prefrontal cortex consolidates them into reusable schemas for reasoning. Drawing on these insights, we present MIRAGE (Meta-Inference with Rules and Abstractions from Generalized Experience), a framework that achieves systematic generalization on compositional tasks. MIRAGE has two interacting modules mirroring the brain's deliberative HPC-PFC loop and intuitive neocortical pattern recognition. (1) The meta-trained Transformer Neural Decomposer, paralleling neocortical "System 1" computation, is trained on a task-agnostic stream of randomly sampled compositional grammars and applies one decomposition step per pass, with successive passes iteratively refining the sequence representation. (2) The Schema Engine, analogous to the HPC-PFC "System 2" loop, dynamically extracts, ranks, and applies reusable schemas, storing variable bindings in episodic memory and expanding them when needed. By explicitly equipping the Transformer component of MIRAGE with actively managed schematic structures, our model performs systematic compositional operations through explicit schema application and transformation, relying solely on frozen weights when solving entirely novel tasks. This approach demonstrates systematic compositional generalization on the SCAN benchmark, achieving > 99% accuracy on all task splits with only 1.19M parameters in the transformer module. Ablation studies confirm that MIRAGE's systematicity critically depends on the quality of extracted schemas and the model's iterative refinement process.
主题: 人工智能 (cs.AI) ; 神经与进化计算 (cs.NE)
引用方式: arXiv:2507.18868 [cs.AI]
  (或者 arXiv:2507.18868v1 [cs.AI] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2507.18868
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI(待注册)

提交历史

来自: Claas Beger [查看电子邮件]
[v1] 星期五, 2025 年 7 月 25 日 01:02:07 UTC (2,227 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • HTML(实验性)
  • TeX 源代码
  • 其他格式
许可图标 查看许可
当前浏览上下文:
cs.AI
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2025-07
切换浏览方式为:
cs
cs.NE

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号