Predictive Coding (PC) is a theoretical framework in cognitive science suggesting that the human brain processes cognition through spatiotemporal prediction of the visual world. Existing studies have developed spatiotemporal prediction neural networks based on the PC theory, emulating its two core mechanisms: Correcting predictions from residuals and hierarchical learning. However, these models do not show the enhancement of prediction skills on real-world forecasting tasks and ignore the Precision Weighting mechanism of PC theory. The precision weighting mechanism posits that the brain allocates more attention to signals with lower precision, contributing to the cognitive ability of human brains. This work introduces the Cognitive Diffusion Probabilistic Models (CogDPM), which demonstrate the connection between diffusion probabilistic models and PC theory. CogDPM features a precision estimation method based on the hierarchical sampling capabilities of diffusion models and weight the guidance with precision weights estimated by the inherent property of diffusion models. We experimentally show that the precision weights effectively estimate the data predictability. We apply CogDPM to real-world prediction tasks using the United Kindom precipitation and ERA surface wind datasets. Our results demonstrate that CogDPM outperforms both existing domain-specific operational models and general deep prediction models by providing more proficient forecasting.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
163+阅读 · 2019年10月12日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
34+阅读 · 2022年12月20日
Arxiv
16+阅读 · 2022年11月1日
Arxiv
70+阅读 · 2022年6月30日
Arxiv
16+阅读 · 2019年4月4日
VIP会员
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关论文
Arxiv
34+阅读 · 2022年12月20日
Arxiv
16+阅读 · 2022年11月1日
Arxiv
70+阅读 · 2022年6月30日
Arxiv
16+阅读 · 2019年4月4日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员