Incorporating neuro-inspired adaptability for continual learning in artificial intelligence

遗忘 适应性 计算机科学 人工智能 模块化(生物学) 机器学习 认知心理学 心理学 生态学 遗传学 生物
作者
Liyuan Wang,Xingxing Zhang,Qian Li,Ming‐Tian Zhang,Hang Su,Jun Zhu,Yi Zhong
出处
期刊:Nature Machine Intelligence [Nature Portfolio]
卷期号:5 (12): 1356-1368 被引量:71
标识
DOI:10.1038/s42256-023-00747-w
摘要

Continual learning aims to empower artificial intelligence with strong adaptability to the real world. For this purpose, a desirable solution should properly balance memory stability with learning plasticity, and acquire sufficient compatibility to capture the observed distributions. Existing advances mainly focus on preserving memory stability to overcome catastrophic forgetting, but it remains difficult to flexibly accommodate incremental changes as biological intelligence does. Here, by modelling a robust Drosophila learning system that actively regulates forgetting with multiple learning modules, we propose a generic approach that appropriately attenuates old memories in parameter distributions to improve learning plasticity, and accordingly coordinates a multi-learner architecture to ensure solution compatibility. Through extensive theoretical and empirical validation, our approach not only enhances the performance of continual learning, especially over synaptic regularization methods in task-incremental settings, but also potentially advances the understanding of neurological adaptive mechanisms. Continual learning is an innate ability in biological intelligence to accommodate real-world changes, but it remains challenging for artificial intelligence. Wang, Zhang and colleagues model key mechanisms of a biological learning system, in particular active forgetting and parallel modularity, to incorporate neuro-inspired adaptability to improve continual learning in artificial intelligence systems.
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