Artificial intelligence (AI) has undergone a renaissance recently, making major progress in key domains such as vision, language, control, and decision-making. This has been due, in part, to cheap data and cheap compute resources, which have fit the natural strengths of deep learning. However, many defining characteristics of human intelligence, which developed under much different pressures, remain out of reach for current approaches. In particular, generalizing beyond one's experiences--a hallmark of human intelligence from infancy--remains a formidable challenge for modern AI. The following is part position paper, part review, and part unification. We argue that combinatorial generalization must be a top priority for AI to achieve human-like abilities, and that structured representations and computations are key to realizing this objective. Just as biology uses nature and nurture cooperatively, we reject the false choice between "hand-engineering" and "end-to-end" learning, and instead advocate for an approach which benefits from their complementary strengths. We explore how using relational inductive biases within deep learning architectures can facilitate learning about entities, relations, and rules for composing them. We present a new building block for the AI toolkit with a strong relational inductive bias--the graph network--which generalizes and extends various approaches for neural networks that operate on graphs, and provides a straightforward interface for manipulating structured knowledge and producing structured behaviors. We discuss how graph networks can support relational reasoning and combinatorial generalization, laying the foundation for more sophisticated, interpretable, and flexible patterns of reasoning. As a companion to this paper, we have released an open-source software library for building graph networks, with demonstrations of how to use them in practice.


翻译:人工智能(AI)最近经历了一次复兴,在愿景、语言、控制和决策等关键领域取得了重大进步,这部分是由于廉价数据和廉价计算资源,这些都符合深层学习的自然长处。然而,许多在非常不同压力下开发的人类智能的界定特征仍然无法用于当前的方法。 特别是,超越了经验 -- -- 人类智能的标志 -- -- 婴儿中仍然存在着对现代人工智能的巨大挑战。下面是部分立场文件、部分审查以及部分统一。我们认为,组合式的概括化必须成为AI实现类似人类能力的首要优先事项,而结构化的表达和计算是实现这一目标的关键。正如生物学使用自然并合作培育人类智能,我们拒绝在“手动工程”和“端到端”学习之间作出错误的选择,而代之倡导一种从其互补优势获益的方法。我们探索如何在深层次的学习结构中利用感性偏见来帮助人们了解实体、关系和规则。 我们提出一个新的结构化的诠释模式,我们用一个新的网络来构建一个结构化的网络, 用来构建一个更坚实的网络, 用来构建一个基础。

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