Neural circuit policies enabling auditable autonomy

可解释性 稳健性(进化) 概化理论 可扩展性 人工智能 计算机科学 深度学习 适应性 机器学习 人工神经网络 生物化学 数学 数据库 生物 基因 统计 化学 生态学
作者
Mathias Lechner,Ramin Hasani,Alexander Amini,Thomas A. Henzinger,Daniela Rus,Radu Grosu
出处
期刊:Nature Machine Intelligence [Nature Portfolio]
卷期号:2 (10): 642-652 被引量:274
标识
DOI:10.1038/s42256-020-00237-3
摘要

A central goal of artificial intelligence in high-stakes decision-making applications is to design a single algorithm that simultaneously expresses generalizability by learning coherent representations of their world and interpretable explanations of its dynamics. Here, we combine brain-inspired neural computation principles and scalable deep learning architectures to design compact neural controllers for task-specific compartments of a full-stack autonomous vehicle control system. We discover that a single algorithm with 19 control neurons, connecting 32 encapsulated input features to outputs by 253 synapses, learns to map high-dimensional inputs into steering commands. This system shows superior generalizability, interpretability and robustness compared with orders-of-magnitude larger black-box learning systems. The obtained neural agents enable high-fidelity autonomy for task-specific parts of a complex autonomous system. Inspired by the brain of the roundworm Caenorhabditis elegans, the authors design a highly compact neural network controller directly from raw input pixels. Compared with larger networks, this compact controller demonstrates improved generalization, robustness and interpretability on a lane-keeping task.
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