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Dynamische adaptive selektive Aufmerksamkeit

In den bisherigen Kapiteln wurden einige allgemeine Ansätze zum Lernen mit interner und externer Rückkopplung vorgestellt. Obwohl nicht explizit erwähnt, bieten mindestens zwei dieser Ansätze ein Potential für adaptive selektive Aufmerksamkeit.

In diesem Kapitel wird erklärt, was unter selektiver räumlicher Aufmerksamkeit zu verstehen ist, und warum sie so wichtig ist. Am Beispiel `attentive vision' wird anschließend experimentell vorgeführt, daß das Erlernen selektiver räumlicher Aufmerksamkeit zumindest in gewissen Schranken möglich ist.

Weitere Motivation ist bei diesem Beitrag, die kaum erfolgreichen und ineffizienten rein statischen `neuronalen' Ansätze zur visuellen Mustererkennung durch einen effizienteren und biologisch adäquateren Ansatz zu ersetzen, um damit die Vorteile der Beachtung der zeitlichen Dimension zu illustrieren. Als Seiteneffekt der selektiven Aufmerksamkeit ergibt sich nämlich ein Beweis dafür, daß man aus einer `statischen' Aufgabe (Musterfindung) unter Effizienzgewinn eine dynamische machen kann.

Der sequentielle Ansatz ist inspiriert durch die Beobachtung, daß biologische Systeme den Mustererkennungsprozeß auf sequentielle Augenbewegungen abstützen. Ein aus zwei interagierenden Netzwerken bestehendes System lernt, sequentielle Fokustrajektorien zu erzeugen, so daß die finale Position eines durch `Augenmuskulatur' bewegten Fokus einem zu findenden Objekt in einer visuellen Szene entspricht. Die einzige Zielinformation besteht in einer zu dem zu findenden Objekt korrespondierenden gewünschten finalen Eingabe. Trotz der Komplexität des zugehörigen `temporal credit-assignment problem' wird gezeigt, daß es tatsächlich möglich ist, korrekte Sequenzen von Fokusbewegungen unter Einschluß von Translationen und Rotationen lernen zu lassen.

Im Rahmen der selektiven räumlichen Aufmerksamkeit finden sich auch einige Betrachtungen zum Thema Neugier und Langeweile. Die Motivation ist das für lernende Systeme oft notwendige Wechselspiel zwischen Exploration und Zielgerichtetheit. Die Wichtigkeit dieses Wechselspiels wird betont, und es wird ausgeführt, wie sich A2 in natürlicher und sinnvoller Weise um `Neugierverhalten' erweitern läßt.



Unterabschnitte
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Juergen Schmidhuber 2003-02-20


Related links in English: Recurrent neural networks - Subgoal learning - Reinforcement learning and POMDPs - Reinforcement learning economies - Selective attention
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