I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   8 ,   No .   1 Feb r u ar y   201 8 ,   p p .   3 2 6 ~ 3 3 2   I SS N:  2088 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v 8 i 1 . p p 3 2 6 - 3 3 2           326       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e . co m/ jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JE C E   Sy m bo lic - Co nnec tionis Re presen t a tiona l Mo del f o r  O p ti m i z ing   Decisio n Ma k ing   Beha v io r in  Intell ig ent  Sy ste m s         R.   J o hn   M a rt in 1 ,   Su j a t ha 2   1 S c h o o o f   Co m p u ter S c ien c e   a n d   En g in e e rin g ,   B h a ra th iar Un iv e rsi ty ,   Co i m b a to re ,   In d ia   2 De p a rtme n o f   Co m p u ter S c ien c e ,   Bh a ra th W o m e n ‟s Co ll e g e   (Au to n o m o u s),  T a m il   Na d u   6 0 0 1 0 8 ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   A p r   2 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   J u l 3 0 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   A u g   1 4 ,   2 0 1 7     M o d e li n g   h ig h e o r d e c o g n it iv e   p ro c e ss e s li k e   h u m a n   d e c isio n   m a k in g   c o m e   in   t h re e   re p re se n tatio n a a p p ro a c h e n a m e l y   s y m b o li c ,   c o n n e c t io n ist   a n d   s y m b o li c - c o n n e c ti o n ist.   M a n y   c o n n e c ti o n ist  n e u ra n e tw o rk   m o d e ls  a r e   e v o lv e d   o v e th e   d e c a d e f o o p ti m izin g   d e c isio n   m a k in g   b e h a v io rs  a n d   t h e ir   a g e n ts  a re   a lso   in   p lac e .   T h e re   h a d   b e e n   a tt e m p ts  to   im p lem e n sy m b o li c   stru c tu re w it h in   c o n n e c ti o n ist  a rc h it e c tu re w it h   d istri b u ted   re p re se n tatio n s.   Ou w o rk   w a a i m e d   a p ro p o si n g   a n   e n h a n c e d   c o n n e c ti o n ist   a p p r o a c h   o f   o p ti m iz in g   th e   d e c isio n s   w it h in   th e   f ra m e w o rk   o f   a   s y m b o li c   c o g n it iv e   m o d e l.   T h e   a c ti o n   se lec ti o n   m o d u le  o f   th is  f ra m e w o rk   is  f o re f ro n in   e v o lv in g   in telli g e n a g e n ts  th r o u g h   a   v a riet y   o f   so f c o m p u ti n g   m o d e ls.   A a   c o n ti n o u e ff o rt,   a   Co n n e c ti o n ist   Co g n it iv e   M o d e (CCN)   h a d   b e e n   e v o lv e d   b y   b rin g in g   a   trad it io n a s y m b o li c   c o g n it iv e   p ro c e ss   m o d e p ro p o se d   b y   L ID a a n   in sp iratio n   to   a   f e e d   f o r w a rd   n e u ra n e t w o rk   m o d e f o r   o p ti m izin g   d e c io n   m a k in g   b e h a v io u rs  in   in telli g e n a g e n ts.   S ig n if ica n c t   p ro g re ss   w a s o b se rv e d   w h il e   c o m p a rin g   it p e rf o r m a n c e   w it h   o th e v a rien ts.   K ey w o r d :   C o g n iti v p r o ce s s   C o n n ec tio n i s m o d el   Dec is io n   m a k in g     Ma ch i n lear n i n g   Neu r al  n et w o r k       Co p y rig h ©   2 0 1 8   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   R .   J o h n   Ma r tin ,   Sch o o l o f   C o m p u ter   Scie n ce ,   B h ar ath iar   Un iv er s it y ,     C o i m b ato r e,   I n d ia .   E m ail:  j m ar ti n . in @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N     Op ti m izi n g   th a g en b ased   d ec is io n   m a k i n g   s y s te m s   i s   ce n tr e   o f   in te lli g en s y s te m s   r esear ch .   Ag e n b ased   d ec is io n   m a k in g   is   f u n d a m e n tall y   d if f er e n f r o m   h u m an   d ec is io n   m ak in g   a n d   m a k d ec is io n s   ac co r d in g   to   p r o g r a m m ed   p r o ce d u r es.  I n   co g n iti v m o d el lin g ,   d ec is io n   m a k i n g   is   v ie w ed   as  a   h i g h   le v el   m en tal  p r o ce s s   w h ic h   in v o l v e s   j u d g in g   m u lt ip le  o p tio n s   in   o r d er   t o   ch o o s o n e,   s o   as  to   f u l f il  th o b j ec tiv o f   th d ec is io n   m a k i n g   a g en [ 1 ] ,   [ 2 ] .   T h is   p ap er   d escr ib es  t h ef f o r o f   m o u ld i n g   co n n ec tio n is m o d el  f o r   o p tim izatio n   b y   i n co r p o r atin g   th p r in c ip les  o f   L I D A   ( L ea r n in g   I n tel lig e n Di s tr ib u t i o n   Ag e n t)   co g n iti v ar ch itect u r [ 3 ] .   L I DA   f ac ilit ates  th co g n iti v p r o ce s s   o f   d ec is io n   m ak in g   th r o u g h   its   ac tio n   s elec tio n   m o d u le  [ 4 ] ,   [ 5 ] .   T h L I D A   ac t io n   s elec tio n   m o d u le  is   b ei n g   ad o p ted   to   ev o lv co n n ec tio n is n eu r al  ar c h i tectu r to   en h a n ce   its   co m p u tatio n al  ab ilit y .   T h co g n iti v el y   m o ti v ated   co m p u tatio n al  co n n ec tio n is m o d el  w il b u s ed   f o r   v ar io u s   o p ti m izatio n   p r o b le m s   w it h   co n s id er ab l y   g o o d   im p ac i n   it s   d ec is io n   m a k i n g   ag en t s .   E v en   th o u g h   co g n iti v m o d elli n g   ( s y m b o li c)   an d   n eu r al  m o d elli n g   ( c o n n ec tio n is t)   u s t w o   d i f f er en ap p r o ac h es  in   b u ild in g   i n telli g e n ag e n t s ,   th er ar r ec en d ev elo p m e n ts   i n   co m b i n i n g   b o th   ap p r o ac h es  ( s y m b o lic - co n n ec tio n is t)   to   r ein f o r ce   th f ield   o f   co g n iti v ag e n t b u ild i n g   [ 6 - 8 ] .     T h f o llo w i n g   s ec t io n s   o f   t h is   p ap er   d escr ib th co n ce p ts   an d   p r in cip les  b e h in d   t h co m p u tat io n al   m et h o d s   to   b r in g in g   o u an   e n h a n ce d   C o n n ec tio n i s C o g n i tiv Net w o r k   ( C C N)   m o d el  f o r   o p tim izi n g   r ea Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       S ymb o lic - C o n n ec tio n is t R ep r esen ta tio n a l Mo d el  fo r   Op timiz in g   Dec is io n   Ma kin g   ( R .   Jo h n   Ma r tin )   327   ti m e   d ec is io n   m a k i n g   p r o b lem s .   T h i s   w il b m o ti v atio n   f o r   th e   p r o s p ec tiv r esear c h er s   to   ap p r o ac h   t h e   n e w   d i m e n tio n   o f   co g n iti v m o d el  b u ild in g .       2.   ACTI O SE L E CT I O M O DUL E   O F   L I DA   T h L I D A   co g n iti v ar ch itec t u r ex te n s i v el y   d ef in e s   th h i g h er   o r d er   co g n iti v p r o ce s s   o f   d ec is io n   m ak in g   w it h   it s   ac tio n   s elec t io n   m o d u le.   T h e   ac tio n   s elec tio n   p h ase  is   b asical l y   lear n in g   p h ase  w h er e   s ev er al  p r o ce s s es  o p er ate  i n   p ar allel  in   t h co m p lete  co g n itiv c y cle  o f   L I D ( Fig u r 1 )   f o r   th d ec is io n   w h ic h   w il lead   to   t h n ex t   c y cle.   Var io u s   as s o ciatio n s   f o r m ed   w i th i n   t h e n ti ties   o f   its   ar c h itect u r b y   r ein f o r ci n g   o ld   s elec tio n s   o cc u r   as  t h co n s cio u s   b r o ad ca s r ea ch es  P er ce p tu al  A s s o ciati v Me m o r y .   Ne ev en t s   f r o m   t h co n s cio u s   b r o ad ca s ar en co d ed   as  k n o w led g p atter n s   i n   T r an s ie n t   E p is o d ic  Me m o r y .   P o ten tial  ac tio n   p atter n s ,   to g eth er   w it h   t h eir   co n te x ts   a n d   ex p ec ted   r esu lts ,   ar lear n ed   in to   P r o ce d u r al   Me m o r y   f r o m   t h co n s cio u s   b r o a d ca s t.  T h is   is   m o r s i m ilar   to   th tr ain in g   p atter n   o f   th f ee d   f o r w ar d   n et w o r k s   o f   lear n i n g .       A c t i o n   S e l e c t i o n ( B e h a v i o r N e t ) S e n s o r - M o t o r   M e m o r y P r o c e d u r a l   M e m o r y ( S c h e m a N e t ) A c t i o n   S e l e c t e d P e r c e p t u a l   A s s o c i a t i v e   M e m o r y ( S l i p N e t ) I n s t a n t i a t e   S c h e m a s     Fig u r 1 .   A ctio n - s elec tio n   m o d u le  o f   L I D A   co g n iti v ar ch it ec tu r e       A lo n g s id o f   t h is   lear n i n g ,   u s in g   th co n s cio u s   co n te n t s ,   p o s s ib le  s c h e m a s   f o r   t h ac tio n   b eh a v io r   ar ev o lv ed   f r o m   t h P r o ce d u r al  Me m o r y .   Sa m ac tio n   p atte r n   is   s e n to   A ctio n   Selectio n ,   w h er it  c o m p ete s   to   b th b eh a v io r   s elec ted   f o r   th i s   co g n iti v c y cle.   T h s ele cted   b eh av io r   tr ig g er s   Sen s o r y - Mo to r   Me m o r y   to   p r o d u ce   s u itab le  m o to r   p lan   f o r   th b e h av io r   p atter n   to   b ca r r ied   o u [ 9 ] .   T h is   p ar o f   t h co g n it iv c y cle  is   th m o ti v atio n   f o r   th p r o p o s ed   co n n ec tio n i s t a p p r o ac h   o f   d ec is io n   m ak in g .       3.   SYM B O L I RE P RE S E N T AT I O NA L   M O DE L   O F   DE CIS I O M AK I NG   Mo d elin g   o f   h u m a n   d ec is io n - m ak in g   is   q u ite  ch al len g i n g   e s p ec iall y   u n d er   co m p lex   a n d   u n ce r tai n   en v ir o n m e n t.  E th ical  d ec is io n s   ar a m o n g   t h m o r co m p lex   d ec is io n s   t h at  ag e n t s   f a ce .   E th ical  d ec is io n   m ak in g   ca n   b u n d er s to o d   as a ctio n   s elec tio n   u n d er   co n d iti o n s   w h e r co n s tr ai n ts ,   p r in cip l es a n d   v al u es p la y   a   ce n tr al  r o le  in   d eter m i n i n g   w h ich   b eh a v io r al  attitu d e s   an d   r esp o n s es a r ac ce p tab le  [ 1 0 ] .     Ma n y   d ec is io n s   r eq u ir h a v in g   to   s elec an   ac tio n   w h e n   in f o r m atio n   is   u n clea r ,   in co m p lete,   co n f u s i n g ,   an d   ev e n   f a ls e,   wh er th p o s s ib le  r es u lt s   o f   a n   ac tio n   ca n n o b p r ed icted   w it h   a n y   s ig n i f ica n t   d eg r ee   o f   ce r tain t y ,   an d   w h er co n f licti n g   v al u es  ca n   i n f o r m   th d ec is io n - m a k i n g   p r o ce s s .   I n   o r d er   to   m ak e   th p r o ce s s   o f   ac tio n   s e lectio n   to   b u n f u s s y   b y   an   ag e n t,  b o tto m - up   ap p r o ac h   h a s   b ee n   d er iv ed   f r o m   ac tio n   s elec tio n   p h a s o f   L I D A   co g n itiv ar ch i tectu r [ 1 1 ] .   T h Fig u r 2   is   an   e x p an s io n   o f   ac ti o n   s elec tio n   m o d u l e   d escr ib ed   in   th p r ev io u s   s ec ti o n   an d   is   v ie w ed   as a   s y m b o li r ep r esen tatio n al  m o d el.     T h is   s y m b o lic  r ep r ese n tatio n al  m o d el  h as  th r ee   la y er s   f o r   o p tim izin g   t h d ec is io n   w h i ch   w i ll  b e   d er iv ed   as  n e w   s c h e m a.   T h f ir s la y er   is   s ch ema n et   th at  r ec eiv es  i n p u f r o m   t h p r o ce d u r al  m e m o r y ,   w h ic h   is   v er y   s i m ilar   to   th in p u la y er   o f   th f ee d   f o r w ar d   co n n ec tio n is n et w o r k   ar ch i tectu r e.   T h h id d en   la y er   o f   th f ee d   f o r w ar d   n et  is   as s o ci ated   w it h   s lip n et  in   t h co g n it iv m o d el   w h ich   is   u s ed   to   ev alu ate  th ad eq u ac y   o f   alter n at iv e s   f o r   t h ac tio n   s elec tio n   p r o ce s s .   T h o u tp u l a y er   o f   t h n eu r al  n et  i s   m o ld ed   w it h   t h ir d   p a r o f   th co g n i tiv e   m o d el  i.e ,   b eh a vio r n et .   T h n e w   s elec tio n   ( n e w   s c h e m a)   i s   f ed   b ac k   to   th e   s e n s o r   m o to r   m e m o r y   f o r   lear n i n g .   T h i s   c o n ce p tu al  f r a m e w o r k   o f   co g n iti v m o d el  is   t h m o ti v ati o n al  f ac to r   to   th e   e m er g e n ce   o f   en h a n ce d   s y m b o lic - co n n ec t io n is n et w o r k   m o d el  f o r   o p ti m izi n g   d ec is io n s   in   i n telli g en s y s te m s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   1 Feb r u ar y   201 8   :   3 2 6     3 3 2   328   4.   B ACK   P RO P AG AT I O NE T WO RK   AS A   CO NN E C T I O NIS T   M O DE L   I n   co n n ec tio n is n eu r al  n et w o r k ,   th m o s p o p u lar   m et h o d   o f   lear n in g   is   ca lled   B ac k   p r o p ag atio n   ( B P N)   [ 1 2 ] .   L ea r n in g   i n   f ee d - f o r w ar d   n e t w o r k s   u s u a l l y   s u p er v is ed   lear n i n g ,   m ea n i n g   t h at  t h n et w o r k   is   tr ain ed   b y   p r o v id in g   it  w it h   in p u a n d   m atc h i n g   o u tp u p atter n s .   T h co m p u tatio n al  ab ilit y   o f   B P in   o p tim izin g   d iv er s i f ied   d ec i s io n   m a k in g   s ce n ar io s   h as  a ls o   p av ed   w a y   f o r   i m p le m e n ti n g   c o g n iti v e   m o d els   o f   d ec is io n   m a k i n g   [ 1 3 - 1 5 ] .       S c h e m a ( C o n t e x t ,   A c t i o n   &   R e s u l t s ) I d e n t i f y   D e c i s i o n   G o a l S e a r c h   A l t e r n a t i v e s A S e a r c h   C r i t e r i a C Q u a n t i f y   A Q u a n t i f y   C E v a l u a t e   A d e q u a c y   o f   A E v a l u a t e   A d e q u a c y   o f   C S e l e c t   D e c i s i o n d E v a l u a t e   S a t i s f a c t i o n   o f   d N e w   S c h e m a S e n s o r y   M o t o r   M e m o r y S c h e m a N e t   ( P r o c e d u r a l   M e m o r y ) S l i p N e t   ( P e r c e p t u a l   A s s o c i a t i v e     M e m o r y ) B e h a v i o u r N e t   ( A c t i o n   S e l e c t i o n ) E n v i r o n m e n t N N Y N Y     Fig u r 2 .   S y m b o lic  r ep r esen ta tio n al  m o d el  o f   ac tio n - s elec tio n       T h s tan d ar d   f o r m   o f   b ac k   p r o p ag atio n   al g o r ith m   is   ill u s tr a ted   in   Fi g u r 3 .   I ts   co m p u ta tio n al  p h a s e s   ar b ein g   p r esen ted   h er f o r   m o r clar ity .       Y 1 Z 1 X 1 Y k Z j X i Y m Z p X n I n p u t H i d d e n O u t p u t V 1 1 V 1 j V 1 p V i 1 V i j V i p V n 1 V n j V n p W 1 k W 1 m W j 1 W j k W j m W p 1 W p k W p m W 1 1 1 1 V o 1 V o j V o p W o 1 W o k W o m     Fig u r 3 .   Mu ltil a y er   f ee d   f o r war d   n eu r al  Net w o r k   m o d el       T h to p o lo g y   co n s is t s   o f   th r ee   la y er s   o f   u n its   n a m el y   in p u t,  h id d en   a n d   o u tp u la y er s .   T h co n n ec tio n s   b et w ee n   th la y e r s   f ee d in g   t h eir   in p u ts   to   t h e   o th er   la y er   w it h   w ei g h ted   c o n n ec tio n s .   A ll  t h e   w ei g h ts   a r ch a n g ea b le  in   s u c h   w a y   to   lear n   th n et w o r k   t o   o b tain   th e   d esire d   g o al.   T h e   n et w o r k   lear n s   b y   ad j u s tin g   its   w ei g h ts   u n til to   f i n d   s et  o f   w ei g h t s   t h at  p r o d u ce   th co r r ec t o u tp u t f o r   ev er y   f u r th er   i n p u t.    On   co n s id er in g   f ee d   f o r w ar d   n et w o r k   w i th   n   in p u ( i)   u n its ,   p   h id d en   ( j )   u n it s   a n d   m   o u tp u ( k )   u n i ts ,   t h b ac k   p r o p ag atio n   tr ain i n g   w i ll b p er f o r m ed   in   t w o   p h ases   n a m el y   f o r w ar d   p ass   a n d   b ac k w ar d   p ass .     4 . 1 .   F o rwa rd  P a s s   On o f   t h s et  o f   n   tr ain in g   i n p u t p atter n s   i s   ap p lied   to   th in p u t la y er .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       S ymb o lic - C o n n ec tio n is t R ep r esen ta tio n a l Mo d el  fo r   Op timiz in g   Dec is io n   Ma kin g   ( R .   Jo h n   Ma r tin )   329   x p =( x p1 ,   x p2, ... x pn )   w h ic h   m a y   b b in ar y   o r   r ea l -   v ec to r .   T h ac tiv atio n s   o f   th n eu r o n s   in   th h id d en   la y er   ar ca lcu l ated   b y   u s i n g   th s u m   o f   t h ac tiv atio n s   o f   th n u m b er ed   in p u la y er   u n its   t h e y   ar co n n ec ted   to   m u ltip l y   b y   th eir   r esp ec tiv co n n ec tio n   w ei g h ts   a n d   p ass in g   it t h r o u g h   tr an s f er   f u n ctio n .     Net  in p u t to   h id d en   la y er   u n it  j   is   ca lcu lated   as          x   w      =    n e t i ji n 1   =   i j     T h h id d en   la y er   o u tp u t,  i.e .   ta k n et  i n p u t o f   u n it j   an d   p ass   it  th r o u g h   tr a n s f er   f u n c tio n     ) n e t (    =    oh j j     T h ac tiv atio n s   o f   th e   h id d en   la y er   u n i ts   ca lc u lated   ar t h e n   u s ed   i n   u p d ati n g   th e   ac ti v at io n   o f   t h e   o u tp u t u n it s .   Net  i n p u t to   o u tp u t u n it  k   is   ca lc u lated   as          oh   w      =    n e t j kj L 1   = k     T h tr an s f er   f u n ctio n   f o r   th o u tp u t o f   o u tp u u n it k     ) n e t (    =    oo k k     4 . 2 .   B a ck w a rd  P a s s   T h er r o r   s ig n al  f o r   ea ch   in p u is   ca lcu lated   b y   u s i n g   th d if f er en ce   b et w ee n   t h ac tu al  ac t iv atio n   o f   ea ch   o u tp u u n it ( o o k)   an d   t h d esire d   tar g et  ac tiv atio n   ( d k )   f o r   th at  u n it.     ) oo    -    d ( k k     Delta  ( )   f o r   ea ch   o u tp u u n i t is   th en   ca lc u lated .          ) oo   -   (1   oo   ) oo    -    d (    =    o k k k k k     T h er r o r   s ig n als  f o r   th h id d en   la y er   u n it s   ar th e n   ca lcu lat ed   b y   tak i n g   th s u m   o f   t h d eltas  o f   th e   o u tp u u n its   a   p ar ticu lar   h id d en   u n it   co n n ec ts   to   m u ltip l y   b y   t h w ei g h t h at  co n n ec t s   th e   h id d en   a n d   o u tp u t   u n i t.    E r r o r   s ig n al  f o r   ea ch   h id d en   u n it j     w o   kj k W 1   =   k     Delta  ter m   f o r   ea ch   h id d en   u n it  j   i s   eq u a to   i ts   er r o r   s ig n a m u lt ip lied   b y   its   o u tp u t,  m u ltip lied   b y     ( 1   -   its   o u tp u t) .          w o   ) oh   -   )(1 oh (    =    h kj k W 1   =   k j j j     T h w ei g h er r o r   d er iv ativ es  f o r   ea ch   w e ig h b et w ee n   t h h i d d en   an d   o u tp u u n it s   ar e   ca lc u lated   b y   tak i n g   t h d elta  o f   ea ch   o u tp u u n it  a n d   m u ltip l y i n g   it  b y   th ac tiv a tio n   o f   t h h id d en   u n i it  co n n ec ts   to .   T h ese  w ei g h t e r r o r   d er iv ativ es   ar th en   u s ed   to   ch an g t h weig h ts   b et w ee n   th h id d en   an d   o u tp u t la y er s .          ) oh ( o    =    w e d j k jk     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   1 Feb r u ar y   201 8   :   3 2 6     3 3 2   330   T h w ei g h t   er r o r   d er iv ativ es  f o r   ea ch   w e ig h t b et w ee n   t h i n p u t u n it i   an d   h id d en   u n it   j   ar ca lcu lated   b y   ta k i n g   t h d elta  o f   ea ch   h id d en   u n i an d   m u ltip l y in g   it  b y   th ac tiv a tio n   o f   t h in p u u n it   it  co n n ec ts   to   ( i.e .   th at  i n p u p atter n   x i ) .   T h ese   w ei g h er r o r   d er iv ati v es  ar e   t h en   u s ed   to   c h an g t h w eig h ts   b et w ee n   t h i n p u t   an d   h id d en   la y er s .     ) x ( h    =    w e d i j ij     T o   ch an g th e   ac t u al  w e ig h t s   t h e m s el v es,   lear n in g   r at co ef f icie n y eta  ( )   is   u s ed ,   w h ic h   co n tr o ls   th a m o u n t h w e i g h ts   ar u p d ated   d u r in g   ea ch   b ac k   p r o p ag atio n   c y cle.   T h w eig h ts   at  ti m ( 1 )   b et w ee n   t h h id d en   a n d   o u tp u la y er s   ar s et  u s in g   t h weig h ts   at  a   ti m an d   t h w ei g h er r o r   d er iv ativ e s   b et w ee n   th h id d en   an d   o u tp u t   la y er s   u s i n g   t h f o llo w i n g   eq u atio n .         ) w e d (   +   ( t ) w    =    1)   +   (t w jk jk jk     I n   s i m ilar   w a y   t h w ei g h ts   a r ch an g ed   b et w ee n   th i n p u t a n d   h id d en   u n it s          ) w e d (   +   ( t ) w    =    1)   +   (t w ij ij ij     T h s i m i lar ities   b et w ee n   th a ctio n   s elec tio n   m o d el  o f   L I DA   co g n iti v c y c le  a n d   th e   B P alg o r it h m   is   th m o ti v ati n g   f ac to r   f o r   m o d ellin g   o f   th e n h an ce d   C o n n e ctio n is C o g n iti v Net w o r k   ( C C N) .   I n   B P N,   ea ch   u n it  in   t h n et w o r k   r ec eiv e s   a n   er r o r   s i g n al  th at  d e s cr ib es  it s   r elati v co n t r ib u tio n   to   th to tal  er r o r   b et w ee n   t h ac t u al  o u tp u a n d   th e   tar g et   o u tp u t.  B ased   o n   t h er r o r   s i g n a l   r ec eiv ed ,   th w eig h t s   co n n ec ti n g   t h u n its   in   d if f er en la y er s   ar u p d ated .   T h tw o   p as s es  ar r ep ea ted   s e v er al  ti m es  f o r   d is ti n ct   in p u t p atter n s   a n d   t h eir   tar g et s ,   u n t il t h er r o r   b et w ee n   th e   ac tu al  o u tp u t o f   t h n et w o r k   a n d   its   tar g et  o u tp u t i s   co n v i n c i n g l y   s m al l f o r   all  th u n i ts   o f   t h s et  o f   tr ain i n g   i n p u ts .   Feed   f o r w ar d   co n n ec tio n i s t n et w o r k s   li k el y   to   d ev elo p   in ter n al  r elatio n s h ip s   b et w ee n   u n it s   s o   as  to   o r g an ize  th tr ain in g   d ata,   as  r es u lt  th e y   d e v elo p   an   in ter n a r ep r esen tatio n   t h at  e n ab les  th e m   to   g e n er ate  t h d esire d   o u tp u t s   w h en   g i v e n   t h tr ain i n g   in p u ts .   T h e   s a m e   in ter n al  r ep r ese n tatio n   c an   b ap p lied   to   in p u ts   th a wer n o u s ed   d u r i n g   tr ain in g t h n e w   i n p u t s   ar e   class i f ied   b y   t h n et w o r k   ac co r d in g   to   th f ea t u r es th e y   s h ar w it h   t h tr ai n i n g   in p u ts .       5.   CO NNEC T I O N I S T   CO G N I T I V E   NE T WO RK   ( CCN)   M O DE L   C o n n ec tio n i s C o g n i tiv Ne t w o r k   ( C C N)   is   co n ce p t u al  f r a m e w o r k   w h ic h   co m b in es  t h e   f u n ctio n alitie s   o f   L I D b as ed   ac tio n   s elec tio n   m o d el  an d   f ee d   f o r w ar d   n e u r al  n e t w o r k   m o d el.   T h ar ch itect u r al  s i m i lar itie s   o f   b o th   m o d el s   ar illu s tr ated   in   t h C C ar c h itect u r ( Fig u r e   4 ) .   Si m ilar   k in d s   o f   f r a m e w o r k s   h a v d o n w i th   t h co g n iti v m o d el  o f   ac tio n   s elec tio n   p r o p o s ed   b y   L I D A .   T h er ar r esear ch   o u tco m es   t h at  s h o w   t h i m p o r tan ce   o f   b r in g i n g   co g n iti v a n d   co n n ec tio n is t   ap p r o ac h es  t o g eth er   to   p r o d u ce   o u t p er f o r m ed   in tel lig e n t a g en ts   [ 1 6 ] .   T h au th o r s   h o p t h at  t h i s   f r am e w o r k   w ill  e li m in ate   t h li m itatio n s   o f   a   B P th r o u g h   t h ad o p tio n   o f   co g n it iv m o d el  b y   r ed u c in g   n u m b er   o f   lear n i n g   s tep s ,   s o   th at  th co m p u tin g   ti m e   w ill  al s o   b less   co m p ar ed   w it h   p u r B P N.   T h m aj o r   im p r o v e m e n i s   ac h iev ed   b y   e n h a n ci n g   th e   m o m en tu m   f ac to r   o n   u p d atin g   w eig h t s .     Du r in g   ac tio n   s elec tio n   p h ase   o f   L I D co g n iti v c y cle,   ea c h   co g n it iv e   c y cle   w ill   p r o d u ce   th e   n e s ch e m w h ich   w o u ld   b b ased   o n   th p r ev io u s   s c h e m a s   g e n er ated   in   p r ev io u s   c y c les.  T h p r ev io u s   s c h e m a s   ar b ein g   r ef er r ed   f r o m   p er ce p tu al  ass o ciati v m e m o r y   d u r i n g   t h cu r r e n c y cle  a s   illu s tr a ted   in   Fig u r 1   an d   s u b s eq u en t l y   i n   Fi g u r 2 .   T h w e ig h f r o m   o n o f   m o r e   p r ev io u s   tr ain i n g   p atter n s   m u s b s to r ed   in   o r d e r   to   u s m o m e n t u m .   Her e,   th n e w   w e ig h t s   f o r   tr ain in g   s tep   i+2   i s   b ased   o n   a n d   i+1 .   T h is   m a k es   th e   cu r r e n t   w e ig h ad j u s t m e n t   w it h   a   f r ac tio n   o f   t h r ec en w ei g h ad j u s t m e n t.  T h w ei g h u p d atin g   f o r m u la  w h ic h   d i f f er en tiate s   n o r m al   f ee d   f o r w ar d   n et w o r k   is        t w t w ) w e d ( +   ( t ) w    =   1)   +   (t w jk jk jk jk jk )] 1 ( ) ( [     s li g h e n h an ce m e n t   in   t h is   alg o r it h m   w h ic h   w i ll  g u ar an tee  th e   co n v er g e n ce   is   b y   li m iti n g   t h e   m o m e n t u m   f ac to r   w it h   th e   r a n g e   0 <0 . 5   in s tead   o f   0 <1 .   T h is   i s   v er y   s i m i lar   to   s ce n ar io   o f   f i n t u n i n g   t h Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       S ymb o lic - C o n n ec tio n is t R ep r esen ta tio n a l Mo d el  fo r   Op timiz in g   Dec is io n   Ma kin g   ( R .   Jo h n   Ma r tin )   331   d ec is io n   alter n ati v es   th r o u g h   e v al u ati n g   th e   s ea r c h   cr it er ia  in   th e   p er ce p tu al  a s s o ciativ m e m o r y   as   illu s tar ated   in   Fi g u r 2.       Y 1 Z 1 X 1 Y k Z j X i Y m Z p X n P r o c e d u r a l   M e m o r y A c t i o n   S e l e c t i o n V 1 1 V 1 j V 1 p V i 1 V i j V i p V n 1 V n j V n p W 1 k W 1 m W j 1 W j k W j m W p 1 W p k W p m W 1 1 1 1 V o 1 V o j V o p W o 1 W o k W o m P e r c e p t u a l   A s s o c i a t i v e   M e m o r y C o n t e n t A c t i o n R e s u l t s C o n v e r g e n c e   w i t h   I m p r o v e d   M o m e n t u m   F a c t o r D e c i s i o n   G o a l     Fig u r 4 .   C o n n ec t io n i s t c o g n it iv n et w o r k   m o d el       6.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O NS   T h p er f o r m a n ce   o f   th p r o p o s ed   alg o r ith m   is   v er i f ied   b y   s i m u lati n g   a n   a g e n f o r   f ig u r p r i n t   id en ti f icat io n   a s   b en ch m ar k   p r o b lem .   T h co n v er g en ce   b eh av io r   o f   th p r o p o s ed   a lg o r ith m   ( C C N)   i co m p ar ed   w it h   w ell  k n o w n   B P tr ain in g   alg o r it h m s   s u ch   as  g r ad ien d esce n t   ( B P N - GD ) ,   g r ad ien d e s ce n t   w it h   ad ap tiv lear n i n g   r ate  ( B P N - GDA )   [ 1 7 ] .   E p o ch   n u m b er s ,   m ea n   s q u ar ed   er r o r s   ( MSE )   an d   e x ec u tio n   ti m e s   w ill  b co n s id er ed   f o r   ev alu a tin g   t h co n v er g e n c p er f o r m an ce   o f   t h alg o r it h m s .   T o   h av ef f ec tiv e   co m p ar is o n   i n   ea c h   al g o r ith m ,   th p ar a m e ter   v al u es   an d   ter m i n atio n   co n d itio n   ar co n s id er ed   as  co n s ta n t s .   T o   g et  b est  r esu lts   t h in i tial   w ei g h ts   ar s et  to   r an d o m   an d   u n if o r m l y   g en er ated   b etw ee n   [ - 4 ,   +4 ] .   T h lear n in g   r ate  co ef f icie n t   is   a s s i g n ed   t h v al u 0 . 0 1 .     T h f ig u r p r in id en ti f icat io n   is   w e ll  k n o w n   d atab ase  i n   t h p atter n   r ec o g n itio n .   T h r ee   class es  o f   d ata  s et  ea ch   h as  3 0   in s tan c es,  to tall y   9 0   p atter n s   ar u s ed .   Ou o f   9 0   p atter n s ,   7 0   p atter n s   ar u s ed   f o r   tr ain i n g   a n d   th r e m ai n i n g   2 0   u s ed   f o r   test i n g .   T h in p u v al u es a r n o r m alize d   b ef o r ap p lied   to   th n et w o r k .   T ab le  1   s h o w s   t h r es u lt s   o f   n et w o r k   co n v er g en ce   w h ile  r u n n in g   t h r esp ec tiv al g o r ith m s .       T ab le  1 .   Netw o r k   C o n v er g e n c e   A l g o r i t h m   T r a i n i n g   P a r a me t e r s   Ep o c h s   M S @   T r a i n i n g   M S @   T e st i n g   T i me   ( mse c s)   B P N - GD   =   0 . 0 1     3 9 5   0 . 0 0 0 3 0   0 . 0 0 9 5 1   1 4 3   B P N - G D A   =   0 . 0 1     3 5 8   0 . 0 0 0 2 9   0 . 0 0 7 1 9   1 2 9   P r o p o se d   C C N   =   0 . 0 1   ,   = 0 . 0 9   1 3 9   0 . 0 0 0 2 8   0 . 0 0 6 9 2   67           Fig u r 5 .   Net w o r k   lear n i n g   c u r v o f   C C N   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   1 Feb r u ar y   201 8   :   3 2 6     3 3 2   332   T h p r o p o s ed   C C N   al g o r ith m   co n v er g es   at  1 3 9 th   iter atio n   w h ile   o th er   t w o   B P alg o r it h m s   a t h e   ep o ch s   o f   3 9 5   an d   3 5 8   r esp ec tiv el y .   I a ls o   ta k es   m in i m u m   ti m e   o f   6 7   m s ec s   to   co n v er g e.   B u B P N - G a n d   B P N - GDA  h a v e   tak e n   1 4 3   m s ec s   a n d   1 2 9   m s ec s   r esp e ctiv el y   to   r ea c h   t h ter m i n at io n   w it h   co n d itio MSE = 0 . 0 0 0 3 .   T h n o tab le  v ar iatio n   f o u n d   i n   t h p r o p o s ed   C C i s   its   test i n g   MSE   i.e   0 . 6 9 2 ,   w h ic h   i s   m i n i m u m   a m o n g   al al g o r ith m s .   T h lear n in g   c u r v e   d r aw n   a g ai n s ep o ch s   a n d   MS E   f o r   th p r o p o s ed   alg o r ith m   is   s h o w n   i n   Fi g u r 5 .         7.   CO NCLU SI O N   T h s tr ateg y   ad o p ted   to   m a k a   u n iq u e   C o n n ec tio n i s C o g n iti v Ne t w o r k   ( C C N)   m o d el   b y   ass o ciati n g   th B P an d   L I DA   C o g n iti v m o d el  o f   ac ti o n   s elec tio n   is   co m p u tat io n a ll y   p r o v ed   w it h   it s   en h a n ce d   n et w o r k   p er f o r m an ce   co m p ar ed   w it h   o th er   t w o   v ar iatio n s   o f   B P N.   T h co n v er g en ce   s p ee d   o f   th e   p r o p o s ed   alg o r ith m   i n   ter m s   o f   ti m e   an d   ep o ch s   i s   s h o w n   b y   s i m u lati n g   th e   b en c h   m ar k i n g   p r o b lem   o f   f i g u r e   p r in v er if ica tio n .   T h h ig h li g h o f   th p r o p o s ed   alg o r ith m   i s   th m i n i m u m   MSE   o b s er v ed   w h ile  test i n g .   T h is   ca n   b i m p r o v ed   b y   tr ai n i n g   w it h   m o r i n p u p atter n s .   T h e   p r o p o s ed   C C m o d el  s h o u ld   also   b co m p ar ed   w it h   o th er   lead i n g   ar c h itect u r es lik S VM   to   k n o w   i ts   li m itat io n s .   I is   ev id en t h at  t h is   i n itiati v w ill  eli m i n ate  th l i m i tat io n s   o f   b o th   tr ad itio n al  s y m b o lic  an d   co n n ec tio n is t a p p r o ac h es a n d   w il l le ad   u s   to   n e w   d i m e n tio n   o f   h ig h er   o r d er   co g n itiv a g en t b u ild i n g .       RE F E R E NC E S     [1 ]   Yo u n g - Ju n   S o n ,   e a l. ,   An   e x ten d e d   BDI  m o d e l   fo h u m a n   b e h a v i o rs d e c isio n - ma k in g ,   lea rn i n g ,   i n ter a c ti o n s,  a n d   a p p li c a ti o n s ,”   In   P r o c e e d in g o f   th e   2 0 1 3   W in ter  S im u latio n   Co n f e re n c e S i m u latio n M a k in g   De c isio n in   a   Co m p lex   W o rld   (W S ' 1 3 ),   IEE P re ss .   2 0 1 3 4 0 1 - 4 1 1 .   [2 ]   Yin g x u   W ,   G u e n th e R,   T h e   Co g n it iv e   P r o c e ss   o f   De c isio n   M a k in g ,”   In ter n a ti o n a l   J o u r n a o C o g n it ive   In fo rm a t ics   a n d   N a tu r a I n telli g e n c e .   2 0 0 7 1 ( 2 ): 7 3 - 85.   [3 ]   S tan   F ra n k li n ,   e a l. ,   L ID A A   S y ste m s - le v e A rc h it e c tu re   fo Co g n it i o n ,   Em o ti o n ,   a n d   L e a rn in g ,   IEE E   Tr a n sa c ti o n o n   Au to n o mo u s M e n ta l   De v e lo p me n t .   2 0 1 4 ;   6 ( 1 ):1 9 - 41.   [4 ]   W a ll a c h ,   W ,   e a l. ,   Co n c e p tu a l   a n d   Co m p u tati o n a M o d e o f   M o ra De c isio n   M a k in g   in   Hu m a n   a n d   A rti f icia Ag e n ts ,   T o p ics   i n   Co g n i ti v e   S c ie n c e .   2 0 1 0 2 ( 3 ): 4 5 4 4 8 5 .     [5 ]   Jo h n   M a rti n   R,   S u jat h a   S ,   V o l it io n a l   De c isio n   M a k in g   o n   In te ra c ti v it y   a a   Re su lt   o f   M u lt i - c y c li c   c o g n it iv e   P r o c e ss e s an d   Em o ti o n s,”   J o u rn a o C o mp u ti n g   T e c h n o lo g ies .   2 0 1 5 4 ( 1 0 ) :2 2 7 8     3 8 1 4 .   [6 ]   T h o m a s,  e a l. ,   C o n n e c ti o n ist   m o d e ls  o f   c o g n it io n .   In   R o n   S u n   (e d . ), ”  T h e   C a mb ri d g e   Ha n d b o o k   o f   Co mp u t a ti o n a Psy c h o lo g y ,   Ca m b rid g e   Un iv e rsit y   P re ss .   2 0 1 1 2 3 - 58.   [7 ]   Ili n ,   e a l . ,   Co g n i ti v e ly   In sp ired   Ne u ra Ne tw o r k   f o Re c o g n it io n   o f   S it u a ti o n s,”   IJ NCR .   2 0 1 0 ;   1 :   3 6 - 5 5 .   [8 ]   F risto n   K.,   P a rk   H,   S tru c t u ra a n d   f u n c ti o n a b ra in   n e tw o rk s fro m   c o n n e c ti o n s   to   c o g n it i o n ,   S c ien c e .   2 0 1 3 ;   3 4 2 (6 1 5 8 ).   [9 ]   Do n g   D,  F ra n k li n   S ,   S e n so ry   M o to S y ste m:  M o d e li n g   t h e   Pro c e ss   o Actio n   Exe c u ti o n ,”   P r o c e e d in g o f   th e   3 6 t h   A n n u a Co n f e re n c e   o f   th e   Co g n it i v e   S c ien c e   S o c iety .   2 0 1 4 2 1 4 5 - 2 1 5 0 .     [1 0 ]   L e b iere   C,   A n d e rso n   JR,   Co g n it iv e   c o n stra in ts  o n   d e c isio n   m a k in g   u n d e u n c e rtain ty ,   Fro n t.   Psy c h o lo g y 2 0 1 1 ;   2 (3 0 5 ) .   [1 1 ]   Jo h n   M a rti n   R,   S u jat h a   S ,   Bo tt o m - u p   A p p ro a c h   o f   M o d e li n g   Hu m a n   De c isio n   M a k in g   f o Bu il d in g   In telli g e n t   Ag e n ts,   In d ia n   J o u rn a o S c ie n c e   a n d   T e c h n o l o g y .   2 0 1 6 ;   9 ( 4 ).   [1 2 ]   Da v id   E.   Ru m e lh a rt,   Ja m e L .   M c Clellan d ,   Pa ra l lel  Distrib u ted   Pro c e ss in g Exp lo r a ti o n s in   th e   M icr o stru c tu re   o Co g n it io n ,   Psy c h o l o g ic a a n d   Bi o lo g ica M o d e ls,   M IT   Pre ss ,   Ca m b rid g e .   1 9 8 6 2.   [1 3 ]   M a n a S in g h a l,   M a it re y e e   Du tt a ,   M a n ish   T rik h a ,   S ig n a tu re   V e r if ica ti o n   u sin g   No rm a li z e d   S tatic  F e a tu re a n Ne u ra Ne t w o rk   Clas si f ica ti o n ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o E lec trica a n d   C o mp u ter   En g in e e rin g   ( IJ ECE ) .   De c e m b e 2 0 1 6 6 (6 ) 2 6 6 5 - 2 6 7 3 .   [1 4 ]   A rp a d   Ke l e m e n ,   Yu lan   L ian g ,   S tan   F ra n k li ,   Lea rn in g   Hig h   Qu a li ty   De c isi o n w it h   Ne u ra l   Ne t w o r k in   Co n sc io u s   S o f tw a r e   A g e n ts,   W S EA S   T ra n s a c ti o n s o n   S y ste ms .   2 0 0 5 9 (4 ): 1 4 8 2 - 1 4 9 2 .   [1 5 ]   Na ra sin g a   Ra o   M   R,   e a l. ,   P r e d ictiv e   M o d e f o M in i n g   Op in io n o f   a n   Ed u c a ti o n a l   Da tab a se   Us in g   Ne u ra Ne tw o rk s,”   In ter n a ti o n a J o u rn a l   o El e c tr ica l   a n d   C o mp u ter   En g i n e e rin g   ( IJ ECE ) . 2 0 1 5 ;5 ( 5 ):1 1 5 8 - 1 1 6 3 .   [1 6 ]   F o d o r,   Je rry   A ,   e a l. ,   Co n n e c ti o n ism   a n d   c o g n it iv e   a r c h it e c tu re A   Crit ica A n a l y sis,”   Co g n it i o n .   1 9 9 8 ;   2 8 : 3 - 7 1 .   [1 7 ]   G .   Á .   Wern e a n d   L .   Ha n k a ,   T u n i n g   a n   a rtif icia n e u r a n e t wo rk   to   in c re a se   th e   e ff icie n c y   o a   fi n g e rp rin t   ma tch in g   a lg o rit h m ,”   I EE 1 4 t h   In tern a ti o n a S y m p o siu m   o n   A p p li e d   M a c h i n e   In tell ig e n c e   a n d   I n f o rm a ti c s   (S A M I) ,   He rlan y .   2 0 1 6 1 0 5 - 1 0 9 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.