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Decoupling Representation and Learning in Genetic Programming: the LaSER Approach

Created by
  • Haebom

저자

Nam H. Le, Josh Bongard

개요

유전 프로그래밍(GP)은 기존에 기호적 표현의 진화와 성능 기반 평가를 밀접하게 결합하여, 주로 원시 적합도 점수에 의존해 왔습니다. 이러한 밀접한 결합은 GP 솔루션을 더욱 취약하게 만들고 과적합되기 쉽게 하여 일반화 능력을 저하시킵니다. 본 연구에서는 표현 진화와 평생 학습을 분리하는 일반적인 프레임워크인 LaSER(Latent Semantic Representation Regression)을 제안합니다. 각 세대에서 후보 프로그램은 특징을 생성하고, 이는 외부 학습기에 전달되어 목표 작업을 모델링합니다. 이러한 접근 방식을 통해 선형 모델부터 신경망까지 어떤 함수 근사기도 평생 학습기 역할을 할 수 있게 하여 기존의 기호적 형태를 넘어서는 표현력 있는 모델링을 가능하게 합니다. 본 연구는 LaSER이 비선형 방법을 사용하여 복잡한 데이터 세트에 대해 GP가 생성한 방정식에 계수를 적합시킬 때, 표준 GP 및 선형 회귀를 거친 GP를 능가할 수 있음을 최초로 보여줍니다. 또한 LaSER이 어떻게 고유한 표현의 출현을 가능하게 하고, 발드윈 효과와 같은 진화 학습에서 오랫동안 제기되어 온 가설을 뒷받침하는지 살펴봅니다. 표현과 적응의 역할을 분리함으로써 LaSER은 기호적 회귀 및 분류를 위한 원칙적이고 확장 가능한 프레임워크를 제공합니다.

시사점, 한계점

시사점:
유전 프로그래밍의 과적합 문제를 해결하는 새로운 프레임워크 LaSER 제시
비선형 방법을 활용하여 복잡한 데이터셋에서 기존 GP보다 우수한 성능 달성
표현 진화와 평생 학습의 분리로 일반화 능력 향상
발드윈 효과와 같은 진화 학습 이론에 대한 새로운 증거 제시
다양한 함수 근사기를 활용 가능한 확장성 있는 프레임워크 제공
한계점:
LaSER의 성능은 외부 학습기의 성능에 의존적일 수 있음.
특정 유형의 데이터셋이나 문제에 대한 일반화 성능이 제한적일 수 있음.
LaSER의 계산 비용이 기존 GP보다 높을 수 있음.
외부 학습기의 선택 및 설정에 대한 추가적인 연구가 필요함.
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