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Home » Aluno 2 » Aula 12 - 24/05/2013 - Estudo inicial da arquitetura LIDA

Atividade 3 - Aprofundamento dos estudos sobre o funcionamento

published by aluno2 on Sun, 06/23/2013 - 22:12
Nesta parte foi feito um estudo da literatura relacionada, com enfoque nos seguintes pontos do modelo e arquitetura LIDA:
 
  • Arquitetura baseada em Codelets (o que é isso ?)
  • PAM - Perceptual Associative Memory
  • Behavior Network (Rede de Comportamentos)
  • Global Workspace Theory (Mecanismo de Consciência do LIDA)
 
Essencialmente procurou-se responder às seguintes questões:
 
  • Como a arquitetura LIDA implementa a percepção do ambiente ?
  • Como a arquitetura LIDA guarda/armazena informações de memória ?
  • Como a arquitetura LIDA seleciona as ações que serão implementadas no ambiente ?
  • Como a arquitetura LIDA executa a ação selecionada no ambiente ?
 

Artigos estudados

 
Os seguintes artigos foram estudas, pelo menos parcialmente:
 
  1. BAARS, Bernard J. FRANKLIN, Stan. "How conscious experience and working memory interact"
  2. NEWMAN, James, BAARS, Bernard J. CHO, Sung-Bae. "A Neural Global Workspace Model for Conscious Attention"
  3. FRANKLIN, Stan. "Cognitive Robots: Perceptual Associative Memory and Learning"
  4. D'MELLO, Sidney K. RAMAMURTHY, Uma. NEGATU, Aregahegn. FRANKLIN, Stan. "A Procedural Learning Mechanism for Novel Skill Acquisition"
  5. RAMAMURTHY, Uma.  BAARS, Bernard J. D'MELLO, Sidney K. FRANKLIN, Stan. "LIDA: A Working Model of Cognition"

 

 

Teoria do espaço de trabalho global - Global Workspace (GW) e arquitetura baseada em Codelets

 
É uma teoria cognitiva onde a consciência tem um papel explícito. Tem os seguintes pressupostos:
 
  1. O cérebro pode ser entendido como uma coleção de processadores especializados e distribuídos; esses processadores são organizados internamente como redes.
  2. A "consciência" está associada ao Global Workspace no cérebro, sendo uma capacidade de memória transientem cujos conteúdos principais são difundidos para muitas redes especializadas do inconsciente.
  3. Por outro lado, a GW também integra várias redes de entrada que competem e cooperam entre si.
  4. Algumas redes do inconsciente, chamadas de "contexto", moldam o conteúdo da consciência.
  5. Os "contextos" atuam de forma integrada no sentido de moldar a consciência.
  6. Motivações e emoções são "contextos meta".
  7. Funções executivas (realização de ações) são hierarquias de "contextos meta".
 
A teoria do espaço de trabalho global tem suas origens no modelo "HEARSAY" (Reddy et al., 1973): Competição de experts pelo acesso a um quadro negro para expor suas teorias: experts ativados competiriam pelo acesso ao quadro negro para escreverem suas idéias para os demais lerem; idéias conflitantes tenderiam a se anular; idéias congruentes ganhariam maior acesso ao quadro negro.
 
O quadro negro é a consciência, que funciona como um gargalo no processo cognitivo, levando em consideração que:
 
  • Caráter inconsciente da grande maioria dos processos da mente; "geralmente, estamos conscientes daquile que tem a maior relevância num determinado instante".
  • "Consciência é um processo dinâmico, não localizado em um ponto único do cérebro, mas resultante de atividades coordenadas de redes de neurônios altamente distribuídas."
 
No modelo LIDA, os CODELETs são todos esses diversos processos que atuam de forma paralela durante o processo cognitivo:
 
"De acordo com a terminologia de Hofstadter, um CODELET é um mini-agente de propósito específico, relativamente independente, tipicamente implementado através de um pequeno trecho de código executando numa thread separada."
 
Assim sendo, dentro da teoria do LIDA, os CODELETs exercem um papel fundamental, especializados nos mais diversos tipos: perceptual codelets, attention codelets, information codelets, behavior codelets e expectation codelets.
 
 

PERCEPÇÃO e a PERCEPTUAL ASSOCIATIVE MEMORY (PAM)

 
Estímulos sensoriais, tanto externos quanto internos, são recebidos e interpretados, num processamento ainda pré-consciência: os dados chegam através dos sentidos e são processados por perception codelets, os quais procuram características particulares da sua especialidade.
 
Características encontradas ativam nós apropriados na slipnet - rede semântica que transmite ativação - que é a PAM.
 
Os nós da slipnet podem representar:
  •   Detectores de características - os perceptual codelets;
  •   Indivíduos - uma pessoa ou coisa;
  •   Categorias - cadeira, mulher, animal;
  •   Conceitos - democracia, justiça;
  •   Ideias - "por favor encontre um trabalho para mim";
 
As ligações na slipnet representam relações entre os nós, incluindo pertencimento a uma categoria, relações causais, temporais  ou espaciais, entre outras. As ligações podem definir EXCITAÇÃO ou INIBIÇÃO.
 
A ativação é transmitida pela slipnet até estabilizar; nesse momento, os nós cuja ativação estiver acima de um determinado limite passam a compor a PERCEPÇÃO CORRENTE, a qual é armazeanda na memória de trabalho.
 
Cada nó tem um nível de ATIVAÇÃO CORRENTE e um nível de ATIVAÇÃO BASE; o primeiro decresce rapidamente, em poucos ciclos cognitivos. Já o segundo descresce quanto mais devagar quanto maior for o seu valor e representa uma das formas de aprendizado possível dentro do processo de PERCEPÇÃO: o nível de ATIVAÇÃO BASE é aumentado ou diminuído a partir do processo de aprendização de percepção, que ocorre na consciência. Um outra forma de aprendizado é através da criação de novos nós na slipnet.
 
Os conteúdos percebidos são então escritos na memória de trabalho antes de atingirem a consciência". Uma vez na memória de trabalho, os conteúdos percebidos são OBSERVADOS por attention codelets, os quais procuram por ocorrências particulares que possam necessitar de uma "intervenção" consciente.
 
Esses conteúdos na memória de trabalho também disparam associações com o conteúdo na memória episódica (EM - Episodic Memory).
 
 

SELEÇÃO DE AÇÕES e BEHAVIOR NET

 
Uma vez definido o conteúdo da consciência, ele é difundido por todos os módulos cognitivos, sempre na direção de produzir uma ação a partir da percepção que disparou a consciência. Nesse sentido, o conteúdo atinge a memória procedural, o mecanismo de seleção de ação e o de execução de ação.
 
Os mecanismos do LIDA de memória procedural, seleção de ação e execução de ação são variações inspiradas de outros modelos:
 
  1. "Schema mechanism" de Drescher (1991):
LIDA tem uma versão simplificada do "scheme net", que é um grafo direcionado cujos nós (ações) são os schemes e cujos links representam a relação de derivação.
 
Um scheme é uma AÇÃO + CONTEXTO + RESULTADO, sendo que os 2 últimos são representados por símbolos perceptivos. A ação do scheme é conectada com uma rede na Memória sensorial-motora ("Sensory-motor memory") e controla diretamente atuadores.
 
Um scheme também possui uma ATIVAÇÃO CORRENTE e uma ATIVAÇÃO BASE.
 
 
  1. "Behavior Network" de Maes (1989);
LIDA tem uma versão ampliada da "behavior-net" de Maes, utilizada para seleção de ação de alto-nível, baseada em sentimentos e emoções.
 
"Behavior-net" também é um grafo direcionado, composto de "behaviors codelets" - no caso de uma ação única), "behaviors" - composição de múltiplos "behaviors-codelets" atuando em paralelo) ou "behavior streams" - múltiplos "behaviors" operando em série.
 
 
  1. "Subsumption architecture" de Brooks (1986);
Quando uma ação é selecionada, ela dispara a rede correspondente dentro da memória sensorial-motora, a qual é modelada segundo a subsumption architecure de Brooks, que foi inicialmente concebida como uma metodologia em camadas para sistemas de controle de robôs, através de um método paralelo e distribuído de conectar sensores e atuadores.
 
Com sensores controlando diretamente atuadores, essas redes executam a ação selecionada.
 
 
 
O processo de seleção e execução de uma ação, a partir da difusão da consciência, pode ser brevemente descrito na seguinte sequência:
 
  1. A partir da difusão da informação da consciência, schemes são selecionados;
  2. Os schemes selecionados criam contextos META, copiando a si próprios, dentro da behavior-net;
  3. A partir das ativações passadas e transmitidas pelo behaviors dentro da behaviors-net, um behavior é selecionado; 
  4. Cada seleção corresponde à criação de um "expectation codelet", que irá monitorar a ação na tentativa de levar até à consciência os seus resultados, particularmente as falhas.
  5. As ações selecionadas são executadas com através da memória sensorial-motora, atuando no ambiente.
 

 

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