該項目是為了支持美國國防部高級研究計劃局(DARPA)的 "開放世界新奇事物的人工智能與學習科學"(SAIL-ON)計劃。在第二階段基期工作中,我們推進了第一階段 TALONS 框架的理論和實施,并收集了智能體在新奇事物生成器生成的新奇事物上的基線性能的初步實證結果。在第二階段的選擇階段,我們將基礎階段的工作擴展到更廣泛的新奇事物生成和實施形式。
這項工作的主要成果包括:完成了新奇事物生成器的開發;對來自 3 個不同 SAIL-ON TA1 團隊的新奇事物進行了性能分析;開發了自動且可最大程度減少人為偏差的新奇事物生成與實施流程;將我們的新奇事物生成流程應用于 Monopoly、Vizdoom 和 Blocksworld 領域,從而證明我們的新奇事物生成器與領域無關;以及為 SAIL-ON 計劃提供支持。下面的項目總結和后續報告將更詳細地介紹這些成就。
目前最先進的人工智能可以在已知已知甚至未知的情況下穩健運行。然而,人工智能仍無法可靠地檢測、描述和適應開放世界中的新奇事物。隨著研究界不斷努力實現先進的自主性,我們需要有科學依據的方法來評估人工智能體在開放世界環境中的表現。
PacMar Technologies(PMT)和 Parallax 高級研究公司開發了一套獨立于領域的理論、原則性技術和軟件工具,用于生成、描述和評估新穎性。這些理論和技術涵蓋了與領域無關的新穎性。在合同基期內,我們開發了一個測試平臺,用于評估智能體在自動駕駛汽車領域對新奇事物的反應性能,我們還在南加州大學 SAIL-ON 團隊提供的大富翁領域中實施了由我們的軟件工具自動生成的新奇事物。
我們的新奇事物生成器方法使用原則性技術自動生成新奇場景。這些場景被加載到模擬環境中,與給定的第三方人工智能體對接,以收集該智能體的性能數據。然后評估智能體在各種不同情況下處理各類新奇事物的能力。
我們將新奇定義為環境中的變化。簡而言之,變化可以是過渡函數的變化,也可以是狀態空間的變化。我們的方法有能力在過渡函數(包括行動和事件)、狀態空間定義和觀察函數中生成新穎性。精確生成新穎性的計算方法可分為兩種類型的轉換,其方式與創造性系統框架(Wiggins,2006 年)一致。我們方法的關鍵在于從八個維度對新穎性進行表征,從而支持將情景生成的重點放在可能挑戰智能體魯棒性的情況上。
我們的方法目標如下
1.為新奇性的特征描述奠定科學基礎。 2.開發生成可用于評估智能體的新情景的技術。 3.確定這些技術的可行性及其在各領域的適用性。
本報告旨在清晰地描述我們的方法,包括新穎性生成、模擬和評估的方法。將我們的方法應用于 CARLA 的自動駕駛汽車領域、Monopoly、VizDoom 和海洋領域,有助于進一步發展理論和測試平臺軟件。最后,我們對本報告進行了總結,并提出了進一步研究的思考和啟示。
在第一階段的工作中,我們開發了一個基于新穎性多維表征的新穎情景生成框架。我們正式規定了這一多維表征、收集受測智能體數據的指標,以及評估智能體對不同類型新穎性的魯棒性的方法。在使用轉換生成新穎性的過程中,我們定義了 24 個函數簽名,并計算了應用這些簽名生成新穎性的上限復雜度。我們的研究表明,根據我們對新穎性的多維表征,使用這兩種類型的變換來改變場景生成,我們能夠顯著減少新穎場景的空間。為了支持新穎性的精確生成,我們構思了 TALONS 模擬器抽象語言(T-SAL)來描述環境和這些環境中的各個場景。我們利用這些概念來支持第三方智能體對新奇事物的魯棒性評估。
在第二階段基期工作中,我們推進了 TALONS 框架的理論和實施,并收集了智能體在新奇事物生成器生成的新奇事物上的基線性能的初步實證結果。我們制作了三個源代碼庫,詳見基礎階段最終報告,其中包含以下內容的實現:(1) TSAL 語言;(2) 新穎性生成器(實現 R 變換);(3) 使用 CARLA 自動駕駛汽車模擬器的評估框架。從理論角度來看,我們利用第一階段工作中開發的新穎性維度理論對新穎性進行了初步分析研究,并正式定義了 R 變換,然后利用這些定義正式定義了新穎性層次結構級別。
我們在第二階段選擇期內做出的獨特貢獻包括以下內容:
本報告探討了 GHOSTS 框架的非玩家角色(NPC)客戶端生成的活動(包括軟件使用)與 GHOSTS 的默認行為和大型語言模型(LLM)生成的活動之間的比較。還探討了基本結果在復雜性和情感方面的比較。在研究中,利用了生成式人工智能(AI)系統的高級自然語言處理能力,特別是 LLMs(即 OpenAI 的 GPT-3.5 Turbo 和 GPT-4)來指導 GHOSTS 框架中的虛擬智能體(即 NPC),GHOSTS 框架是一種在計算機上模擬現實人類活動的工具。設計了一種配置,通過使用 LLM 使活動完全自動化,其中文本輸出成為可執行的智能體指令。初步研究結果表明,LLM 可以生成指令,從而在模擬環境中產生連貫、逼真的智能體行為。然而,某些任務的復雜性和指令到行動的轉換帶來了獨特的挑戰。這項研究對于提高模擬的逼真度和推動類人活動建模中的人工智能應用具有潛在的意義。建議開展進一步研究,以優化智能體對 LLM 指令的理解和響應。
網絡靶場是一個模擬環境,里面有各種登錄到計算機和網絡上的 NPC。這些 NPC 在組織內執行其角色所應執行的任務。現有的 GHOSTS 框架采用客戶機-服務器安裝方式,客戶機安裝在不同的操作系統(OS)上,執行所模擬角色的預期活動。服務器組件收集已執行活動的日志,并能根據一系列可用數據為每個智能體的新活動提供指導。
每個智能體在執行活動時都有各種考慮因素,包括智能體的特定參數、智能體過去的活動以及環境因素。固定參數包括姓名、身體特征、教育程度、工作經歷等。智能體還可能具有可變的特征,如偏好、信念、動機以及隨時間演變的過去活動歷史。
標準的 GHOSTS 配置提供了一套合理的默認值,可以充分隨機化這些考慮因素,以達到 T&E 的目的。團隊成員和其他人(如研究人員、培訓/練習用戶)都使用過這些隨機化策略;我們認為這種方法已經成熟,足以應對大多數情況。例如,模擬運營部門角色的智能體可能會在工作日每 20 分鐘創建一份文檔,同時交替使用互聯網瀏覽時間,以模擬文檔創建與必要的相關研究相結合的情況。
將 OpenAI 開發的不同 LLM 集成到 GHOSTS Animator [SEI 2023b]中,以便其他研究人員和網絡練習社區能夠繼續嘗試我們在本報告中討論的功能。每個 LLM 都充當了智能體的決策功能,生成文本輸出,我們將其轉化為智能體活動的指令。
為了實現這一整合,開發了一個系統,用于解釋 LLM 的輸出,并將其映射到 GHOSTS 框架中智能體可以執行的潛在行動上。該系統考慮到了語言解釋的可變性和智能體可用行動的限制。在將范圍廣泛的可能 LLM 輸出映射到更具體的智能體行動集時,我們面臨著獨特的挑戰。(我們將在下面的章節中描述這些挑戰。)這種集成方法能夠為我們的研究目的提供最廣泛的 LLM 響應,而不管它們與 GHOSTS 的執行是否相關。
為了在 GHOSTS NPC 中模擬更復雜的行為,將人類推理和行為的幾個方面整合到了智能體的決策過程中。這些方面都是在每次系統迭代或周期中執行的詢問過程中考慮的。在這種情況下,詢問是 LLM 分析智能體屬性和過去活動以決定下一步行動的機會。
每個 tick 或周期的持續時間是可配置的,可以是每個 CPU 周期所需的時間,也可以是更長的持續時間,如五分鐘。在每個 tick 期間,服務器會隨機選擇幾個智能體,并詢問它們以確定潛在的行動。這些行動可以包括學習新信息、與其他智能體建立聯系或執行一項活動。
這些詢問使用我們現有的隨機化策略。其中一些策略涉及純粹的隨機決策,而另一些則依賴于基于真實世界數據的預定義范圍或概率內的隨機化。目前實施的策略圍繞四個關鍵概念:
動機: 為了更準確地模擬智能體參與特定內容或執行特定操作的原因,我們需要了解他們的動機。在現實世界中,個人目的、目標和興趣往往是個人活動的驅動力。通過將動機納入模擬,我們可以模擬真實用戶的各種目標驅動行為。為此,我們采用了史蒂文-雷斯博士(Steven Reiss)設計的心理評估工具--雷斯動機檔案(Reiss Motivational Profile,RMP)[Reiss 2012]。RMP 根據人類的 16 種基本欲望來確定個人的核心價值觀和動機:權力、獨立、好奇、接受、秩序、節約、榮譽、理想主義、社會接觸、家庭、地位、復仇、浪漫、飲食、體育鍛煉和寧靜。通過模擬智能體對這些 RMP 欲望的獨特組合,我們模擬出了在整個演習過程中促使他們做出某些決定的內在動機。因此,這種理解揭示了智能體的行為傾向,有助于以更接近人類的方式指導其模擬行動。
關系: 人際關系對人類行為的影響是毋庸置疑的,它塑造了我們在社交圈中的學習、決策和互動方式。為了在模擬中更好地模擬這些關系的動態變化,我們在智能體的框架中加入了關系紐帶。這種方法包括在智能體之間建立聯系,考察它們之間關系的深度,以及研究它們對彼此的影響。這種方法使我們能夠模擬大量的社會互動,例如智能體向其信任的同伴尋求建議、與同事分享內容或參與各種話題的討論。這一特點不僅增強了智能體互動的真實性,還促進了智能體之間的知識獲取過程,這與人類在家庭、工作或公共場所從社交互動中學習的方式如出一轍。因此,在我們的模擬框架中引入關系可以增強智能體行為的真實性,更好地反映現實世界中人類互動的復雜性和細微差別。
知識: 人類用戶的一個顯著特點是他們在不同領域的知識廣度和深度。根據這一特點,我們為每個智能體配備了一個獨特的知識庫,以幫助塑造他們的模擬交互。這些知識庫為智能體如何尋求信息、分享專業知識或參與討論提供了信息,而所有這些都會受到他們對特定主題的理解的影響。智能體之間的動態知識獲取過程在我們的模擬中也發揮著至關重要的作用。知識獲取不僅增強了智能體互動的真實性,還通過潛在的內部威脅識別為模擬提供了額外的深度。例如,智能體知識庫中的異常變化可能表明其未經授權獲取了敏感信息,或者其關注點轉向了可能出于惡意目的而感興趣的主題。因此,將知識及其動態獲取納入智能體框架不僅能豐富模擬互動,還能增強內部威脅檢測和預防模擬的潛力。
信念: 個人持有的不同信念體系是其網絡行為的基礎,包括個人價值觀、觀點以及對爭議問題的立場。這些信念左右著互動和對話,往往會影響討論的動態。為了在智能體中模擬這種信念系統,我們將貝葉斯模型集成到智能體的推理過程中,使其能夠受到觀察到的支持某種信念的證據的影響。這種整合使智能體能夠就各種問題表達自己的立場,為自己的觀點辯護,甚至參與辯論,從而模擬現實世界中的人類行為。在社交媒體的背景下,對智能體的信念進行建模有助于表現分歧話題上的兩極分化觀點,使模擬更能代表真實世界的社會動態。
總之,通過將動機、關系、知識和信念整合到智能體推理框架中,我們成功地在 NPC 中創建了更全面、更真實的人類行為模擬。有了上述這么多組合的優勢,團隊就可以配置豐富的決策詢問,以確定任何智能體可能采取的行動方案。下一步是將這些詢問完全外包給 LLM,并比較結果,以便在大多數 T&E 場景中使用。
為了嚴格控制系統對 LLM 的訪問,我們設計了一種方法,即只有 GHOSTS 的服務器組件與人工智能進行交互。然后,服務器將人工智能生成的結果傳播給相關客戶端。這一過程的執行過程如下:
1.智能體(即 NPC)根據其默認配置,利用我們現有的隨機化方法啟動并執行一項任務,如文檔創建和網頁瀏覽。
2.智能體每隔幾分鐘向服務器報告其完成的活動。
3.同時,在這五步過程中,服務器作業每輪都會詢問一個隨機的智能體子集。至關重要的是,在每一輪開始時,步驟 2 中的活動歷史記錄都是可用的,并且可以作為代理下一步應該執行什么活動的決策因素。
4.服務器將新確定的活動傳達給客戶端,然后由客戶端執行。
5.該過程循環往復。如果智能體已經在運行,它只需尋找下一個要執行的活動。
在步驟 3 中,目標是將決定智能體活動的任務委托給 LLM,同時考慮 (A) 有關智能體的具體信息和 (B) 已執行活動的歷史記錄。考慮到 LLM 可能需要處理大量信息所帶來的成本影響,我們將 (A) 中的信息限制為最相關的細節,如個人數據、教育和組織歷史以及軟件賬戶。(B) 中的活動信息及其執行參數則用于提供智能體已完成任務的歷史記錄。
許多 LLM 應用程序編程接口(API)會根據系統或用戶直接輸入信息的不同來區分信息提示。我們使用系統級提示,以便對我們傳輸的信息和預期響應進行更嚴格的控制。這種方法使我們能夠以更精確、更可控的方式引導 LLM 的行為。
本最終技術報告總結了 2018 年 9 月至 2022 年 9 月期間 AFRL 項目 "嵌入式深度學習和高級計算 "的研發工作。該項目涉及兩個重要的技術趨勢:使用深度神經網絡(DNN)的深度學習正迅速成為許多機器學習應用的首選方法,而網絡邊緣的嵌入式設備正變得越來越廣泛。通過這兩種技術的融合,我們可以看到新一代嵌入式設備的出現,它們可以執行智能任務,如學習未知環境和感興趣的目標、周圍環境的三維映射、執行數據分析以及根據本地數據進行預測。這些設備構成了所謂的人工智能物聯網(AIoT)[1]。
本研究項目研究的基礎技術可促進未來嵌入式深度學習的高效訓練和推理計算系統。研究的主要方法包括 (1) 使用隨機舍入的可變精度分塊浮點;(2) 采用術語量化,將浮點數量化為 2 次冪術語,而不是傳統的均勻量化;(3) 使用特定領域詞匯對預訓練語言模型進行調整;(4) 通過使用恒定帶寬塊的調度最大限度地減少內存訪問;(5) 在算法的協同設計中應用全棧優化、 (6) 為可穿戴計算拆分神經網絡,(7) 設計用于檢測輸入到 DNN 的非分布式輸入的算法,(8) 為高效的 DNN 系統陣列實現打包稀疏 DNN,(9) 為 DNN 的 3DIC 實現設計內存邏輯架構和系統構建模塊,以及 (10) 在內存計算中利用位級稀疏性。
卷積神經網絡(CNN)等深度神經網絡(DNN)實現了深度學習。它們具有多層非線性特征轉換,每增加一層就能提取出越來越好的特征。然而,訓練一個大型 DNN 并在這樣的網絡上執行推理需要耗費大量的時間和精力。對于大型語言模型(LLM)和生成式對抗網絡(GAN)等大型深度網絡來說,訓練成本很高。由于小型人工智能物聯網(AIoT)設備在處理能力、內存占用和功耗預算方面存在嚴格的資源限制,因此在這些設備上進行訓練和推理更具挑戰性。有必要共同設計算法、模型和硬件參數,以便在這些嵌入式設備上執行高效的訓練和推理。在為嵌入式設備訓練復雜的深度模型時,并行處理、管理內存訪問時間表和利用數據稀疏性等高級計算技術至關重要。
本項目旨在針對嵌入式深度學習和推理中的關鍵挑戰開展廣泛研究。例如,我們探索了嵌入式深度學習與基于并行和分布式計算的高級計算之間的相互作用。該項目利用了 PI 在相關領域的經驗,包括他早期在系統陣列以及分布式和嵌入式神經網絡架構方面的工作。我們將在本報告的其余部分重點介紹我們已發表的部分成果。
這份最終報告描述了在AFOSR獎勵FA2386-20-1-4043下進行的三個分支研究成果。我們在針對神經網絡分類器的中間人(MitM)對抗性攻擊的最先進對抗性防御框架、針對離散序列數據(如自然語言文本、蛋白質序列等)的快速而準確的黑盒對抗性攻擊算法以及離線強化學習的穩健策略優化算法方面取得了重大進展。研究成果通過以下方式傳播:(i) 在人工智能領域的頂級出版場所(NeurIPS、AAAI、ICML)發表文章;(ii) 在Github上公開源代碼,以實現可重復性和傳播;(iii) 在首爾國立大學為本科和研究生水平的人工智能課程授課。
本報告描述了Draper團隊作為DARPA能力感知機器學習(CAML)項目的一部分,根據HR0011-20-C-0032號合同所開展的研究。Draper與分包商UT Austin、ASU和CU Boulder合作,開發了ALPACA(能力感知的概率和抽象自主學習),這是一個能力感知自主智能體的一般框架,特別是那些基于強化學習(RL)的智能體。ALPACA提供了對RL智能體能力的洞察力,并使用戶能夠檢查和約束智能體行為,促進與人類隊友建立信任,并極大地提高現實世界應用的安全性。
一個支持ALPACA的自主智能體可以:
ALPACA通過兩種方式進行能力交流:
1.一般能力聲明描述了以前觀察到的智能體的策略、性能和行為狀況。
2.具體的能力評估預測智能體在特定場景下的策略和表現,包括任務前和在線的情況。這些評估對用戶的興趣有反應,可以解決新的場景,并且可以在線更新。
為了實現DARPA CAML計劃的目標,Draper ALPACA團隊開發了以下關鍵技術進展:
Draper ALPACA團隊在兩個基于模擬的RL應用系統上研究、演示和評估了這些進展:推土機機器人操縱任務和多變天氣下的無人機飛行任務。內部和第三方的核查和驗證表明,該團隊能夠實現DARPA為CAML項目制定的所有目標指標。
本項目的目標是提高具有智能體間通信基礎設施的多智能體分布式任務協調的效率。在這個項目的第一階段,我們探索了基于共識的捆綁算法(CBBA)在預算約束下的分布式任務分配的改進。CBBA技術的局限性在于,環境必須被所有的智能體預先知道,任務必須被明確定義,并有已知的成本和獎勵。這種技術顯然不適合在未知環境中的合作任務,在這種環境中,智能體必須一起探索和即興行動。在這個項目的第二階段,我們研究了在未知環境中執行任務的合作技術,其中智能體只有部分觀察。該研究使用多智能體捕食者和獵物游戲作為平臺。目標是讓智能體聯合定位并捕獲獵物。智能體對環境和獵物的逃逸算法沒有事先了解。他們相互交流,以獲得超出他們自己本地觀察范圍的環境信息。基于他們對環境的局部理解,智能體選擇自己的行動,包括在哪里移動以及是否與其他智能體溝通,以使團隊獎勵最大化。強化學習被應用于優化智能體的政策,以便用最少的步驟完成游戲。
第二階段研究的主要貢獻是信仰圖譜輔助的多智能體系統(BAMS)。信念圖代表了智能體在融合了傳入的信息后所保持的環境的隱藏狀態。通過將信仰圖譜與強化學習框架相結合,并向信仰圖譜提供反饋,我們加速了訓練并提高了系統可以獲得的獎勵。在不同復雜程度的環境中,使用合作的捕食者和獵物游戲對BAMS的性能進行了評估。與現有的具有信息傳遞能力的多智能體模型相比,BAMS具有以下優點。
1)訓練收斂速度快68%,使用BAMS模型訓練的智能體完成游戲的步驟少27.5%。
2)它具有強大的性能。在應用模式中,智能體的數量不必與訓練環境相同。
3)智能體之間的信息是加密的。BAMS中的信息是智能體對環境信念的學習表示的向量。它們不僅包含關于智能體和環境的當前狀態的信息,而且還包含未來的狀態。每個數字都與智能體或環境的任何物理屬性沒有對應關系。除非有經過訓練的BAMS模型,否則不可能解碼這些信息。
4)智能體在訓練中達成默契。從實驗結果來看,使用BAMS訓練的智能體似乎不需要明確的交流就能理解對方的意圖。
普渡團隊的提案只針對TA1,其重點是使用機器學習模型來檢測社交工程信息。普渡團隊加入了由伯克利和CMU領導的團隊,組成了LASER團隊。普渡大學團隊開發了訓練社交工程郵件分類模型的技術,并參與了模擬運行和評估工作。我們開發了三個模型。兩個模型分析了主題和正文中的文本。一個TF-IDF(術語頻率-反向文檔頻率)模型使用標準術語頻率信息。第二個模型從文本中提取動機特征來識別信息作者的意圖(例如,獲取信息,訪問社交網絡)。第三個模型是一個知識和圖形模型,從發送者和接收者的信息中提取關系特征。一個集合模型將三個模型的輸出匯總起來進行預測,它由邏輯回歸模型和神經網絡模型組成。該團隊廣泛地探索了不同的模型、訓練技術以及它們對準確性的影響。
這項研究的主要目標是創建并嚴格評估一個純粹的神經計算機器人系統,該系統使用因果推斷來學習從人類演示中執行檢查和維護任務。我們的重點是制作一個能夠從單一示范中學習執行和概括任務的系統,就像人一樣。我們的目標系統是一個類似于CERIL的神經網絡實現,CERIL是一個因果推理系統,在機器人學習過程中為演示者的行為構建合理的解釋假設,我們以前使用傳統的符號人工智能軟件來實現。為了實現這一具有挑戰性的目標,我們的三個研究目標是:
1.創建一個神經虛擬機(NVM),一個純粹的神經計算平臺,用于實現認知層面的算法。
2.使用并加強NVM來實現一個目標導向的神經系統,用于基于因果關系知識和推理的機器人模仿學習。
3.比較人類受試者在學習與我們的機器人系統相同的程序時的表現,以獲得對模仿學習的更深理解。
這個項目的目標是開發在具有挑戰性的多目標環境中自主分布式傳感器管理和融合所需的基礎方法。這涉及到開發能夠自動跟蹤多個目標的算法,根據從具有數據關聯不確定性和高誤報率的多個平臺收到的信息進行分類并分配資源。在研究者最近在多目標跟蹤和分布式傳感器融合方面的發展基礎上,該工作方案開發了能夠在大規模多傳感器多目標跟蹤應用中基于信息理論標準實現自主傳感器分配的方法。這是通過重新評估信息理論中的關鍵工具來實現的,這些工具適用于基于點過程理論的多目標監視的挑戰,該理論旨在適應單個目標的狀態和目標數量的不確定性。所開發的信息理論方法被應用于多傳感器問題,使人們能夠決定如何分配傳感器資源,以及完善對場景的認識。所開發的工具將有助于減少監測單一傳感器饋電的勞動密集型負擔,并能做出適應性決定,以優化多模式網絡的運行,并增強對監測區域的整體認識。對多目標跟蹤情景的信息理論表述的關注,將使人們能夠驗證傳感器饋電是否能夠可靠地融合,以避免數據損壞的可能性。該項目在智能傳感方面提供了關鍵的先進技術,以實現動態環境中的連續和適應性監視。這些將是可擴展的,可用于從多個分布式傳感器對許多目標進行大規模跟蹤。
該項目的總體目標是研究和開發基于信息理論原則的分布式多傳感器多目標系統的自主傳感器控制的新策略:
為大規模系統的多目標跟蹤開發可擴展的解決方案。
開發基于信息論原理的多傳感器融合的分布式解決方案。
確定多傳感器多目標跟蹤系統可以交換多少信息。
該項目為多傳感器多目標跟蹤開發了基本的解決方案:
對許多目標進行大規模跟蹤。問題的規模越來越大,因此解決方案需要可擴展,跟蹤許多目標需要減輕組合復雜性的算法。多目標跟蹤的低復雜度解決方案將被開發出來,并在復雜環境中進行測試。開發了一種用于穩健地跟蹤大量目標的方法,該方法在目標數量和測量數量上是可擴展的,這使得數百萬目標可以被跟蹤。
確定多傳感器多目標跟蹤系統的信息含量。在具有高密度信息的傳感器網絡中,帶寬可能是多傳感器多目標跟蹤的一個制約因素。這個項目得出了確定用于多目標跟蹤的傳感器網絡的信息含量的結果。預計這將有助于評估傳感網絡的效率和有效性,并與發送數據的數量和頻率相平衡。
來自多個傳感器的數據的分布式整合。操作員需要根據來自多個跟蹤系統的信息做出決定,以提高整體的態勢感知。為多傳感器集成開發了一種分布式多傳感器多目標跟蹤的新方法,該方法可減輕來自不準確或誤導性數據源的損壞。
對多目標監視應用中的威脅進行評估。對許多物體的大規模跟蹤能夠識別直接威脅。然而,有些威脅可能比其他威脅更有針對性。開發了一種新的對抗性風險的表述,為操作人員提供態勢感知,以幫助確定傳感資產的優先次序。
目標跟蹤估計器的性能界限。費舍爾信息的倒數,即克拉默-拉奧約束,為參數的估計器提供了一個約束,是統計分析的基礎。它為一個參數提供了一個可實現的最小方差或協方差。根據量子場理論的數學概念,為點過程推導出克拉默-拉奧約束,將這一概念推廣到具有空間變量的變量。
無人機系統和下一代戰車(NGCV)集成的重點是由美國國防部航空航天教育、研究和創新中心團隊推動的,以支持美國陸軍士兵的項目合作。通過與克里斯-克羅寧格和巴勃羅-古茲曼的雙周互動,與美國陸軍作戰能力發展中心陸軍研究實驗室合作,提出了創造一個盒子的想法,這個盒子可以作為無人機的存儲和平臺,讓無人機降落、起飛,并在航行中得到保護。這項工作的最初目標是開發一個高效和有效的移動無人機平臺原型,供士兵們在戰場上最終使用。計劃是對無人機停留在盒子的蓋子(平臺)上的方法進行多次測試,在盒子里時提供額外保護。
這項工作的目的是開發能夠成功處理復雜動態環境中順序決策的深度終身學習方法,重點是多Agent情報、監視和偵察(ISR)場景。我們為深度卷積神經網絡開發了一個新的架構,支持通過去卷積因子化的終身學習(DF-CNN),探索了通過Distral和Sobolev訓練的策略提煉的組合,并開發了一個混合控制器,將深度學習應用于ISR智能體。我們的方法在標準基準深度學習數據集、DOOM環境和ATE3模擬環境中的ISR場景中進行了評估。
我們的主要貢獻是反卷積因子卷積神經網絡(DFCNN)。DF-CNN框架調整了標準卷積神經網絡(CNN)框架,以實現任務之間的轉移。它在每個CNN層維護一個共享知識庫,并通過這個共享知識促進不同任務的CNN之間的轉移。每個具體任務的CNN模型的各個過濾層都是由這個共享知識庫重建的,隨著網絡在多個任務中的訓練,這個知識庫會隨著時間的推移而調整。DF-CNN代表了ELLA終身學習框架對深度網絡的概括。
實驗表明,DF-CNN在終身中的基準識別任務上的表現優于其他方法(包括單任務學習、低層的硬參數共享和漸進式神經網絡)。此外,該框架能夠抵抗災難性遺忘,同時仍然允許從未來的學習中反向轉移到以前學習的模型。
對于深度強化學習,我們研究了將Sobolev訓練整合到Distral多任務框架中,以努力改善轉移和訓練,探索了DF-CNN在深度RL中的應用,并開發了一個混合控制器,將本地學習的深度RL策略結合在一起,在ATE3仿真環境中完成ISR場景。