Evolution of Control Programs for a Swarm of Autonomous Unmanned Aerial Vehicles

Unmanned aerial vehicles (UAVs) are rapidly becoming a critical military asset. In the future, advances in miniaturization are going to drive the development of insect size UAVs. New approaches to controlling these swarms are required. The goal of this research is to develop a controller to direct a swarm of UAVs in accomplishing a given mission. While previous efforts have largely been limited to a two-dimensional model, a three-dimensional model has been developed for this project. Models of UAV capabilities including sensors, actuators and communications are presented. Genetic programming uses the principles of Darwinian evolution to generate computer programs to solve problems. A genetic programming approach is used to evolve control programs for UAV swarms. Evolved controllers are compared with a hand-crafted solution using quantitative and qualitative methods. Visualization and statistical methods are used to analyze solutions. Results indicate that genetic programming is capable of producing effective solutions to multi-objective control problems

Automatische Codegenerierung für Massiv Parallele Applikationen in der Numerischen Strömungsmechanik

Solving partial differential equations (PDEs) is a fundamental challenge in many application domains in industry and academia alike. With increasingly large problems, efficient and highly scalable implementations become more and more crucial. Today, facing this challenge is more difficult than ever due to the increasingly heterogeneous hardware landscape. One promising approach is developing domain‐specific languages (DSLs) for a set of applications. Using code generation techniques then allows targeting a range of hardware platforms while concurrently applying domain‐specific optimizations in an automated fashion. The present work aims to further the state of the art in this field. As domain, we choose PDE solvers and, in particular, those from the group of geometric multigrid methods. To avoid having a focus too broad, we restrict ourselves to methods working on structured and patch‐structured grids. We face the challenge of handling a domain as complex as ours, while providing different abstractions for diverse user groups, by splitting our external DSL ExaSlang into multiple layers, each specifying different aspects of the final application. Layer 1 is designed to resemble LaTeX and allows inputting continuous equations and functions. Their discretization is expressed on layer 2. It is complemented by algorithmic components which can be implemented in a Matlab‐like syntax on layer 3. All information provided to this point is summarized on layer 4, enriched with particulars about data structures and the employed parallelization. Additionally, we support automated progression between the different layers. All ExaSlang input is processed by our jointly developed Scala code generation framework to ultimately emit C++ code. We particularly focus on how to generate applications parallelized with, e.g., MPI and OpenMP that are able to run on workstations and large‐scale cluster alike. We showcase the applicability of our approach by implementing simple test problems, like Poisson’s equation, as well as relevant applications from the field of computational fluid dynamics (CFD). In particular, we implement scalable solvers for the Stokes, Navier‐Stokes and shallow water equations (SWE) discretized using finite differences (FD) and finite volumes (FV). For the case of Navier‐Stokes, we also extend our implementation towards non‐uniform grids, thereby enabling static mesh refinement, and advanced effects such as the simulated fluid being non‐Newtonian and non‐isothermal

Bimanual robot skills: MP encoding, dimensionality reduction and reinforcement learning

In our culture, robots have been in novels and cinema for a long time, but it has been specially in the last two decades when the improvements in hardware - better computational power and components - and advances in Artificial Intelligence (AI), have allowed robots to start sharing spaces with humans. Such situations require, aside from ethical considerations, robots to be able to move with both compliance and precision, and learn at different levels, such as perception, planning, and motion, being the latter the focus of this work. The first issue addressed in this thesis is inverse kinematics for redundant robot manipulators, i.e: positioning the robot joints so as to reach a certain end-effector pose. We opt for iterative solutions based on the inversion of the kinematic Jacobian of a robot, and propose to filter and limit the gains in the spectral domain, while also unifying such approach with a continuous, multipriority scheme. Such inverse kinematics method is then used to derive manipulability in the whole workspace of an antropomorphic arm, and the coordination of two arms is subsequently optimized by finding their best relative positioning. Having solved the kinematic issues, a robot learning within a human environment needs to move compliantly, with limited amount of force, in order not to harm any humans or cause any damage, while being as precise as possible. Therefore, we developed two dynamic models for the same redundant arm we had analysed kinematically: The first based on local models with Gaussian projections, and the second characterizing the most problematic term of the dynamics, namely friction. Such models allowed us to implement feed-forward controllers, where we can actively change the weights in the compliance-precision tradeoff. Moreover, we used such models to predict external forces acting on the robot, without the use of force sensors. Afterwards, we noticed that bimanual robots must coordinate their components (or limbs) and be able to adapt to new situations with ease. Over the last decade, a number of successful applications for learning robot motion tasks have been published. However, due to the complexity of a complete system including all the required elements, most of these applications involve only simple robots with a large number of high-end technology sensors, or consist of very simple and controlled tasks. Using our previous framework for kinematics and control, we relied on two types of movement primitives to encapsulate robot motion. Such movement primitives are very suitable for using reinforcement learning. In particular, we used direct policy search, which uses the motion parametrization as the policy itself. In order to improve the learning speed in real robot applications, we generalized a policy search algorithm to give some importance to samples yielding a bad result, and we paid special attention to the dimensionality of the motion parametrization. We reduced such dimensionality with linear methods, using the rewards obtained through motion repetition and execution. We tested such framework in a bimanual task performed by two antropomorphic arms, such as the folding of garments, showing how a reduced dimensionality can provide qualitative information about robot couplings and help to speed up the learning of tasks when robot motion executions are costly.A la nostra cultura, els robots han estat presents en novel·les i cinema des de fa dècades, però ha sigut especialment en les últimes dues quan les millores en hardware (millors capacitats de còmput) i els avenços en intel·ligència artificial han permès que els robots comencin a compartir espais amb els humans. Aquestes situacions requereixen, a banda de consideracions ètiques, que els robots siguin capaços de moure's tant amb suavitat com amb precisió, i d'aprendre a diferents nivells, com són la percepció, planificació i moviment, essent l'última el centre d'atenció d'aquest treball. El primer problema adreçat en aquesta tesi és la cinemàtica inversa, i.e.: posicionar les articulacions del robot de manera que l'efector final estigui en una certa posició i orientació. Hem estudiat el camp de les solucions iteratives, basades en la inversió del Jacobià cinemàtic d'un robot, i proposem un filtre que limita els guanys en el seu domini espectral, mentre també unifiquem tal mètode dins un esquema multi-prioritat i continu. Aquest mètode per a la cinemàtica inversa és usat a l'hora d'encapsular tota la informació sobre l'espai de treball d'un braç antropomòrfic, i les capacitats de coordinació entre dos braços són optimitzades, tot trobant la seva millor posició relativa en l'espai. Havent resolt les dificultats cinemàtiques, un robot que aprèn en un entorn humà necessita moure's amb suavitat exercint unes forces limitades per tal de no causar danys, mentre es mou amb la màxima precisió possible. Per tant, hem desenvolupat dos models dinàmics per al mateix braç robòtic redundant que havíem analitzat des del punt de vista cinemàtic: El primer basat en models locals amb projeccions de Gaussianes i el segon, caracteritzant el terme més problemàtic i difícil de representar de la dinàmica, la fricció. Aquests models ens van permetre utilitzar controladors coneguts com "feed-forward", on podem canviar activament els guanys buscant l'equilibri precisió-suavitat que més convingui. A més, hem usat aquests models per a inferir les forces externes actuant en el robot, sense la necessitat de sensors de força. Més endavant, ens hem adonat que els robots bimanuals han de coordinar els seus components (braços) i ser capaços d'adaptar-se a noves situacions amb facilitat. Al llarg de l'última dècada, diverses aplicacions per aprendre tasques motores robòtiques amb èxit han estat publicades. No obstant, degut a la complexitat d'un sistema complet que inclogui tots els elements necessaris, la majoria d'aquestes aplicacions consisteixen en robots més aviat simples amb costosos sensors d'última generació, o a resoldre tasques senzilles en un entorn molt controlat. Utilitzant el nostre treball en cinemàtica i control, ens hem basat en dos tipus de primitives de moviment per caracteritzar la motricitat robòtica. Aquestes primitives de moviment són molt adequades per usar aprenentatge per reforç. En particular, hem usat la búsqueda directa de la política, un camp de l'aprenentatge per reforç que usa la parametrització del moviment com la pròpia política. Per tal de millorar la velocitat d'aprenentatge en aplicacions amb robots reals, hem generalitzat un algoritme de búsqueda directa de política per a donar importància a les mostres amb mal resultat, i hem donat especial atenció a la reducció de dimensionalitat en la parametrització dels moviments. Hem reduït la dimensionalitat amb mètodes lineals, utilitzant les recompenses obtingudes EN executar els moviments. Aquests mètodes han estat provats en tasques bimanuals com són plegar roba, usant dos braços antropomòrfics. Els resultats mostren com la reducció de dimensionalitat pot aportar informació qualitativa d'una tasca, i al mateix temps ajuda a aprendre-la més ràpid quan les execucions amb robots reals són costoses

Bimanual robot skills: MP encoding, dimensionality reduction and reinforcement learning

Aplicat embargament des de la data de defensa fins 1/7/2018Premio a la mejor Tesis Doctoral sobre Robótica, Edición 2017, atorgat pel Comité Español de Automática.Finalista del 2018 George Girault PhD Award, from EuRoboticsIn our culture, robots have been in novels and cinema for a long time, but it has been specially in the last two decades when the improvements in hardware - better computational power and components - and advances in Artificial Intelligence (AI), have allowed robots to start sharing spaces with humans. Such situations require, aside from ethical considerations, robots to be able to move with both compliance and precision, and learn at different levels, such as perception, planning, and motion, being the latter the focus of this work. The first issue addressed in this thesis is inverse kinematics for redundant robot manipulators, i.e: positioning the robot joints so as to reach a certain end-effector pose. We opt for iterative solutions based on the inversion of the kinematic Jacobian of a robot, and propose to filter and limit the gains in the spectral domain, while also unifying such approach with a continuous, multipriority scheme. Such inverse kinematics method is then used to derive manipulability in the whole workspace of an antropomorphic arm, and the coordination of two arms is subsequently optimized by finding their best relative positioning. Having solved the kinematic issues, a robot learning within a human environment needs to move compliantly, with limited amount of force, in order not to harm any humans or cause any damage, while being as precise as possible. Therefore, we developed two dynamic models for the same redundant arm we had analysed kinematically: The first based on local models with Gaussian projections, and the second characterizing the most problematic term of the dynamics, namely friction. Such models allowed us to implement feed-forward controllers, where we can actively change the weights in the compliance-precision tradeoff. Moreover, we used such models to predict external forces acting on the robot, without the use of force sensors. Afterwards, we noticed that bimanual robots must coordinate their components (or limbs) and be able to adapt to new situations with ease. Over the last decade, a number of successful applications for learning robot motion tasks have been published. However, due to the complexity of a complete system including all the required elements, most of these applications involve only simple robots with a large number of high-end technology sensors, or consist of very simple and controlled tasks. Using our previous framework for kinematics and control, we relied on two types of movement primitives to encapsulate robot motion. Such movement primitives are very suitable for using reinforcement learning. In particular, we used direct policy search, which uses the motion parametrization as the policy itself. In order to improve the learning speed in real robot applications, we generalized a policy search algorithm to give some importance to samples yielding a bad result, and we paid special attention to the dimensionality of the motion parametrization. We reduced such dimensionality with linear methods, using the rewards obtained through motion repetition and execution. We tested such framework in a bimanual task performed by two antropomorphic arms, such as the folding of garments, showing how a reduced dimensionality can provide qualitative information about robot couplings and help to speed up the learning of tasks when robot motion executions are costly.A la nostra cultura, els robots han estat presents en novel·les i cinema des de fa dècades, però ha sigut especialment en les últimes dues quan les millores en hardware (millors capacitats de còmput) i els avenços en intel·ligència artificial han permès que els robots comencin a compartir espais amb els humans. Aquestes situacions requereixen, a banda de consideracions ètiques, que els robots siguin capaços de moure's tant amb suavitat com amb precisió, i d'aprendre a diferents nivells, com són la percepció, planificació i moviment, essent l'última el centre d'atenció d'aquest treball. El primer problema adreçat en aquesta tesi és la cinemàtica inversa, i.e.: posicionar les articulacions del robot de manera que l'efector final estigui en una certa posició i orientació. Hem estudiat el camp de les solucions iteratives, basades en la inversió del Jacobià cinemàtic d'un robot, i proposem un filtre que limita els guanys en el seu domini espectral, mentre també unifiquem tal mètode dins un esquema multi-prioritat i continu. Aquest mètode per a la cinemàtica inversa és usat a l'hora d'encapsular tota la informació sobre l'espai de treball d'un braç antropomòrfic, i les capacitats de coordinació entre dos braços són optimitzades, tot trobant la seva millor posició relativa en l'espai. Havent resolt les dificultats cinemàtiques, un robot que aprèn en un entorn humà necessita moure's amb suavitat exercint unes forces limitades per tal de no causar danys, mentre es mou amb la màxima precisió possible. Per tant, hem desenvolupat dos models dinàmics per al mateix braç robòtic redundant que havíem analitzat des del punt de vista cinemàtic: El primer basat en models locals amb projeccions de Gaussianes i el segon, caracteritzant el terme més problemàtic i difícil de representar de la dinàmica, la fricció. Aquests models ens van permetre utilitzar controladors coneguts com "feed-forward", on podem canviar activament els guanys buscant l'equilibri precisió-suavitat que més convingui. A més, hem usat aquests models per a inferir les forces externes actuant en el robot, sense la necessitat de sensors de força. Més endavant, ens hem adonat que els robots bimanuals han de coordinar els seus components (braços) i ser capaços d'adaptar-se a noves situacions amb facilitat. Al llarg de l'última dècada, diverses aplicacions per aprendre tasques motores robòtiques amb èxit han estat publicades. No obstant, degut a la complexitat d'un sistema complet que inclogui tots els elements necessaris, la majoria d'aquestes aplicacions consisteixen en robots més aviat simples amb costosos sensors d'última generació, o a resoldre tasques senzilles en un entorn molt controlat. Utilitzant el nostre treball en cinemàtica i control, ens hem basat en dos tipus de primitives de moviment per caracteritzar la motricitat robòtica. Aquestes primitives de moviment són molt adequades per usar aprenentatge per reforç. En particular, hem usat la búsqueda directa de la política, un camp de l'aprenentatge per reforç que usa la parametrització del moviment com la pròpia política. Per tal de millorar la velocitat d'aprenentatge en aplicacions amb robots reals, hem generalitzat un algoritme de búsqueda directa de política per a donar importància a les mostres amb mal resultat, i hem donat especial atenció a la reducció de dimensionalitat en la parametrització dels moviments. Hem reduït la dimensionalitat amb mètodes lineals, utilitzant les recompenses obtingudes EN executar els moviments. Aquests mètodes han estat provats en tasques bimanuals com són plegar roba, usant dos braços antropomòrfics. Els resultats mostren com la reducció de dimensionalitat pot aportar informació qualitativa d'una tasca, i al mateix temps ajuda a aprendre-la més ràpid quan les execucions amb robots reals són costoses.Award-winningPostprint (published version

Reliable localization methods for intelligent vehicles based on environment perception

Mención Internacional en el título de doctorIn the near past, we would see autonomous vehicles and Intelligent Transport Systems (ITS) as a potential future of transportation. Today, thanks to all the technological advances in recent years, the feasibility of such systems is no longer a question. Some of these autonomous driving technologies are already sharing our roads, and even commercial vehicles are including more Advanced Driver-Assistance Systems (ADAS) over the years. As a result, transportation is becoming more efficient and the roads are considerably safer. One of the fundamental pillars of an autonomous system is self-localization. An accurate and reliable estimation of the vehicle’s pose in the world is essential to navigation. Within the context of outdoor vehicles, the Global Navigation Satellite System (GNSS) is the predominant localization system. However, these systems are far from perfect, and their performance is degraded in environments with limited satellite visibility. Additionally, their dependence on the environment can make them unreliable if it were to change. Accordingly, the goal of this thesis is to exploit the perception of the environment to enhance localization systems in intelligent vehicles, with special attention to their reliability. To this end, this thesis presents several contributions: First, a study on exploiting 3D semantic information in LiDAR odometry is presented, providing interesting insights regarding the contribution to the odometry output of each type of element in the scene. The experimental results have been obtained using a public dataset and validated on a real-world platform. Second, a method to estimate the localization error using landmark detections is proposed, which is later on exploited by a landmark placement optimization algorithm. This method, which has been validated in a simulation environment, is able to determine a set of landmarks so the localization error never exceeds a predefined limit. Finally, a cooperative localization algorithm based on a Genetic Particle Filter is proposed to utilize vehicle detections in order to enhance the estimation provided by GNSS systems. Multiple experiments are carried out in different simulation environments to validate the proposed method.En un pasado no muy lejano, los vehículos autónomos y los Sistemas Inteligentes del Transporte (ITS) se veían como un futuro para el transporte con gran potencial. Hoy, gracias a todos los avances tecnológicos de los últimos años, la viabilidad de estos sistemas ha dejado de ser una incógnita. Algunas de estas tecnologías de conducción autónoma ya están compartiendo nuestras carreteras, e incluso los vehículos comerciales cada vez incluyen más Sistemas Avanzados de Asistencia a la Conducción (ADAS) con el paso de los años. Como resultado, el transporte es cada vez más eficiente y las carreteras son considerablemente más seguras. Uno de los pilares fundamentales de un sistema autónomo es la autolocalización. Una estimación precisa y fiable de la posición del vehículo en el mundo es esencial para la navegación. En el contexto de los vehículos circulando en exteriores, el Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS) es el sistema de localización predominante. Sin embargo, estos sistemas están lejos de ser perfectos, y su rendimiento se degrada en entornos donde la visibilidad de los satélites es limitada. Además, los cambios en el entorno pueden provocar cambios en la estimación, lo que los hace poco fiables en ciertas situaciones. Por ello, el objetivo de esta tesis es utilizar la percepción del entorno para mejorar los sistemas de localización en vehículos inteligentes, con una especial atención a la fiabilidad de estos sistemas. Para ello, esta tesis presenta varias aportaciones: En primer lugar, se presenta un estudio sobre cómo aprovechar la información semántica 3D en la odometría LiDAR, generando una base de conocimiento sobre la contribución de cada tipo de elemento del entorno a la salida de la odometría. Los resultados experimentales se han obtenido utilizando una base de datos pública y se han validado en una plataforma de conducción del mundo real. En segundo lugar, se propone un método para estimar el error de localización utilizando detecciones de puntos de referencia, que posteriormente es explotado por un algoritmo de optimización de posicionamiento de puntos de referencia. Este método, que ha sido validado en un entorno de simulación, es capaz de determinar un conjunto de puntos de referencia para el cual el error de localización nunca supere un límite previamente fijado. Por último, se propone un algoritmo de localización cooperativa basado en un Filtro Genético de Partículas para utilizar las detecciones de vehículos con el fin de mejorar la estimación proporcionada por los sistemas GNSS. El método propuesto ha sido validado mediante múltiples experimentos en diferentes entornos de simulación.Programa de Doctorado en Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Automática por la Universidad Carlos III de MadridSecretario: Joshué Manuel Pérez Rastelli.- Secretario: Jorge Villagrá Serrano.- Vocal: Enrique David Martí Muño

Improving sampling, optimization and feature extraction in Boltzmann machines

L’apprentissage supervisé de réseaux hiérarchiques à grande échelle connaît présentement un succès fulgurant. Malgré cette effervescence, l’apprentissage non-supervisé représente toujours, selon plusieurs chercheurs, un élément clé de l’Intelligence Artificielle, où les agents doivent apprendre à partir d’un nombre potentiellement limité de données. Cette thèse s’inscrit dans cette pensée et aborde divers sujets de recherche liés au problème d’estimation de densité par l’entremise des machines de Boltzmann (BM), modèles graphiques probabilistes au coeur de l’apprentissage profond. Nos contributions touchent les domaines de l’échantillonnage, l’estimation de fonctions de partition, l’optimisation ainsi que l’apprentissage de représentations invariantes. Cette thèse débute par l’exposition d’un nouvel algorithme d'échantillonnage adaptatif, qui ajuste (de fa ̧con automatique) la température des chaînes de Markov sous simulation, afin de maintenir une vitesse de convergence élevée tout au long de l’apprentissage. Lorsqu’utilisé dans le contexte de l’apprentissage par maximum de vraisemblance stochastique (SML), notre algorithme engendre une robustesse accrue face à la sélection du taux d’apprentissage, ainsi qu’une meilleure vitesse de convergence. Nos résultats sont présent ́es dans le domaine des BMs, mais la méthode est générale et applicable à l’apprentissage de tout modèle probabiliste exploitant l’échantillonnage par chaînes de Markov. Tandis que le gradient du maximum de vraisemblance peut-être approximé par échantillonnage, l’évaluation de la log-vraisemblance nécessite un estimé de la fonction de partition. Contrairement aux approches traditionnelles qui considèrent un modèle donné comme une boîte noire, nous proposons plutôt d’exploiter la dynamique de l’apprentissage en estimant les changements successifs de log-partition encourus à chaque mise à jour des paramètres. Le problème d’estimation est reformulé comme un problème d’inférence similaire au filtre de Kalman, mais sur un graphe bi-dimensionnel, où les dimensions correspondent aux axes du temps et au paramètre de température. Sur le thème de l’optimisation, nous présentons également un algorithme permettant d’appliquer, de manière efficace, le gradient naturel à des machines de Boltzmann comportant des milliers d’unités. Jusqu’à présent, son adoption était limitée par son haut coût computationel ainsi que sa demande en mémoire. Notre algorithme, Metric-Free Natural Gradient (MFNG), permet d’éviter le calcul explicite de la matrice d’information de Fisher (et son inverse) en exploitant un solveur linéaire combiné à un produit matrice-vecteur efficace. L’algorithme est prometteur: en terme du nombre d’évaluations de fonctions, MFNG converge plus rapidement que SML. Son implémentation demeure malheureusement inefficace en temps de calcul. Ces travaux explorent également les mécanismes sous-jacents à l’apprentissage de représentations invariantes. À cette fin, nous utilisons la famille de machines de Boltzmann restreintes “spike & slab” (ssRBM), que nous modifions afin de pouvoir modéliser des distributions binaires et parcimonieuses. Les variables latentes binaires de la ssRBM peuvent être rendues invariantes à un sous-espace vectoriel, en associant à chacune d’elles, un vecteur de variables latentes continues (dénommées “slabs”). Ceci se traduit par une invariance accrue au niveau de la représentation et un meilleur taux de classification lorsque peu de données étiquetées sont disponibles. Nous terminons cette thèse sur un sujet ambitieux: l’apprentissage de représentations pouvant séparer les facteurs de variations présents dans le signal d’entrée. Nous proposons une solution à base de ssRBM bilinéaire (avec deux groupes de facteurs latents) et formulons le problème comme l’un de “pooling” dans des sous-espaces vectoriels complémentaires.Despite the current widescale success of deep learning in training large scale hierarchical models through supervised learning, unsupervised learning promises to play a crucial role towards solving general Artificial Intelligence, where agents are expected to learn with little to no supervision. The work presented in this thesis tackles the problem of unsupervised feature learning and density estimation, using a model family at the heart of the deep learning phenomenon: the Boltzmann Machine (BM). We present contributions in the areas of sampling, partition function estimation, optimization and the more general topic of invariant feature learning. With regards to sampling, we present a novel adaptive parallel tempering method which dynamically adjusts the temperatures under simulation to maintain good mixing in the presence of complex multi-modal distributions. When used in the context of stochastic maximum likelihood (SML) training, the improved ergodicity of our sampler translates to increased robustness to learning rates and faster per epoch convergence. Though our application is limited to BM, our method is general and is applicable to sampling from arbitrary probabilistic models using Markov Chain Monte Carlo (MCMC) techniques. While SML gradients can be estimated via sampling, computing data likelihoods requires an estimate of the partition function. Contrary to previous approaches which consider the model as a black box, we provide an efficient algorithm which instead tracks the change in the log partition function incurred by successive parameter updates. Our algorithm frames this estimation problem as one of filtering performed over a 2D lattice, with one dimension representing time and the other temperature. On the topic of optimization, our thesis presents a novel algorithm for applying the natural gradient to large scale Boltzmann Machines. Up until now, its application had been constrained by the computational and memory requirements of computing the Fisher Information Matrix (FIM), which is square in the number of parameters. The Metric-Free Natural Gradient algorithm (MFNG) avoids computing the FIM altogether by combining a linear solver with an efficient matrix-vector operation. The method shows promise in that the resulting updates yield faster per-epoch convergence, despite being slower in terms of wall clock time. Finally, we explore how invariant features can be learnt through modifications to the BM energy function. We study the problem in the context of the spike & slab Restricted Boltzmann Machine (ssRBM), which we extend to handle both binary and sparse input distributions. By associating each spike with several slab variables, latent variables can be made invariant to a rich, high dimensional subspace resulting in increased invariance in the learnt representation. When using the expected model posterior as input to a classifier, increased invariance translates to improved classification accuracy in the low-label data regime. We conclude by showing a connection between invariance and the more powerful concept of disentangling factors of variation. While invariance can be achieved by pooling over subspaces, disentangling can be achieved by learning multiple complementary views of the same subspace. In particular, we show how this can be achieved using third-order BMs featuring multiplicative interactions between pairs of random variables

Component control for the Zero Inertia powertrain

X+206hlm.;24c