Over the last decades, deep neural networks based-models became the dominant paradigm in machine learning. Further, the use of artificial neural networks in symbolic learning has been seen as increasingly relevant recently. To study the capabilities of neural networks in the symbolic AI domain, researchers have explored the ability of deep neural networks to learn mathematical constructions, such as addition and multiplication, logic inference, such as theorem provers, and even the execution of computer programs. The latter is known to be too complex a task for neural networks. Therefore, the results were not always successful, and often required the introduction of biased elements in the learning process, in addition to restricting the scope of possible programs to be executed. In this work, we will analyze the ability of neural networks to learn how to execute programs as a whole. To do so, we propose a different approach. Instead of using an imperative programming language, with complex structures, we use the Lambda Calculus ({\lambda}-Calculus), a simple, but Turing-Complete mathematical formalism, which serves as the basis for modern functional programming languages and is at the heart of computability theory. We will introduce the use of integrated neural learning and lambda calculi formalization. Finally, we explore execution of a program in {\lambda}-Calculus is based on reductions, we will show that it is enough to learn how to perform these reductions so that we can execute any program. Keywords: Machine Learning, Lambda Calculus, Neurosymbolic AI, Neural Networks, Transformer Model, Sequence-to-Sequence Models, Computational Models


翻译:在过去的几十年,基于深度神经网络的模型成为了机器学习的主流范式。此外,最近人工神经网络在符号学习中的应用越来越受到关注。为了研究神经网络在符号 AI 领域的能力,研究人员探索了深度神经网络学习数学构造(如加法和乘法)、逻辑推理(如定理证明器)甚至是计算机程序执行的能力。后者被认为对神经网络来说过于复杂。因此,结果并不总是成功的,并且常常需要在学习过程中引入偏见元素,同时限制可执行的程序范围。在本文中,我们将分析神经网络学习执行整个程序的能力。为此,我们提出了一种不同的方法。我们不使用命令式编程语言,而是使用 λ 演算(Lambda Calculus),这是一种简单但图灵完备的数学形式化,是现代函数式编程语言的基础,并且是可计算性理论的核心。我们将介绍集成的神经网络学习和λ演算形式化的使用。最后,我们将探讨λ演算中程序的执行基于规约,我们将表明只需学习如何执行这些规约,就可以执行任何程序。关键词:机器学习,Lambda 演算,神经符号 AI,神经网络,Transformer 模型,序列到序列模型,计算模型

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