人的大脑在其几种功能中分析了口语中的双重发音结构，即双重关节分析（DAA）。单词连接到形成句子和单词由音素或音节组成的层次结构称为双关节结构。尽管已经获得了一些见解，但尚未建立在人脑中DAA的何处以及如何进行DAA。此外，基于概率生成模型（PGM）的现有计算模型不融合神经科学的发现，并且以前尚未讨论过其与大脑的一致性。这项研究将这些现有的计算模型与神经科学的发现进行了比较，映射和整合，以弥合这一差距，并且发现与未来的应用和进一步的研究有关。这项研究提出了一个DAA假设的PGM，该假设可以根据几种神经科学调查的结果在大脑中实现。该研究涉及（i）研究和组织与口语处理有关的解剖结构，以及（ii）与感兴趣区域的解剖结构和功能相匹配的PGM。因此，这项研究提供了新的见解，这些见解将是基础，以进一步探索大脑中的DAA。
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本文提出了一个新的语音转换（VC）任务，从人类语音到类似狗的语音，同时保留语言信息，作为人类到非人类生物语音转换（H2NH-VC）任务的一个例子。尽管大多数VC研究都涉及人类VC，但H2NH-VC旨在将人类的言论转变为非人类生物式的言语。非平行VC允许我们开发H2NH-VC，因为我们无法收集非人类生物说人类语言的并行数据集。在这项研究中，我们建议将狗用作非人类生物目标域的一个例子，并定义“像狗一样说话”任务。为了阐明“像狗一样说话”任务的可能性和特征，我们使用现有的代表性非平行VC方法进行了比较实验，以声学特征（Mel-Cepstral系数和MEL-SPECTROGINS），网络体系结构（五个不同的kernel- kernel--尺寸设置）和训练标准（基于差异自动编码器（VAE）基于对抗性网络）。最后，使用平均意见分数评估了转换后的声音：狗的声音，声音质量和可理解性以及字符错误率（CER）。该实验表明，梅尔光谱图的使用改善了转换后的语音的类似狗，而保留语言信息则具有挑战性。强调了H2NH-VC当前VC方法的挑战和局限性。
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工业连接器插入任务需要亚毫米定位并掌握插头的姿势补偿。因此，对插头和插座之间的相对姿势的高度准确估计对于完成任务至关重要。世界模型是视觉运动控制的有前途的技术，因为它们获得了适当的状态表示，以共同优化特征提取和潜在动力学模型。最近的研究表明，Newtonianvae是一种世界模型的一种类型，可获得等同于从图像到物理坐标的映射的潜在空间。在牛顿维尔的潜在空间中可以实现比例控制。但是，在物理环境中应用牛顿台上的牛顿工业任务是一个开放的问题。此外，现有的框架不考虑在获得的潜在空间中的掌握姿势补偿。在这项工作中，我们提出了对触觉敏感的Newtonianvae，并将其应用于物理环境中带有姿势变化的USB连接器插入。我们采用了凝胶型触觉传感器，并估计了插头的掌握姿势补偿的插入位置。我们的方法以端到端的方式训练潜在空间，不需要其他工程和注释。在获得的潜在空间中可以使用简单的比例控制。此外，我们证明了原始的牛顿病在某些情况下失败了，并证明了域知识诱导可以提高模型的准确性。可以使用机器人规范和掌握姿势误差测量轻松获得此域知识。我们证明了我们提出的方法在物理环境中的USB连接器插入任务中实现了100 \％的成功率和0.3 mm的定位精度。它优于SOTA CNN的两阶段目标姿势回归，并使用坐标转换掌握了姿势补偿。
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建立一种人类综合人工认知系统，即人工综合情报（AGI），是人工智能（AI）领域的圣杯。此外，实现人工系统实现认知发展的计算模型将是脑和认知科学的优秀参考。本文介绍了一种通过集成元素认知模块来开发认知架构的方法，以实现整个模块的训练。这种方法是基于两个想法：（1）脑激发AI，学习人类脑建筑以构建人类级智能，（2）概率的生成模型（PGM）基础的认知系统，为发展机器人开发认知系统通过整合PGM。发展框架称为全大脑PGM（WB-PGM），其根本地不同于现有的认知架构，因为它可以通过基于感官电机信息的系统不断学习。在这项研究中，我们描述了WB-PGM的基本原理，基于PGM的元素认知模块的当前状态，与人类大脑的关系，对认知模块的整合的方法，以及未来的挑战。我们的研究结果可以作为大脑研究的参考。随着PGMS描述变量之间的明确信息关系，本说明书提供了从计算科学到脑科学的可解释指导。通过提供此类信息，神经科学的研究人员可以向AI和机器人提供的研究人员提供反馈，以及目前模型缺乏对大脑的影响。此外，它可以促进神经认知科学的研究人员以及AI和机器人的合作。
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马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC），例如langevin Dynamics，有效地近似顽固的分布。但是，由于昂贵的数据采样迭代和缓慢的收敛性，它的用法在深层可变模型的背景下受到限制。本文提出了摊销的langevin Dynamics（ALD），其中数据划分的MCMC迭代完全被编码器的更新替换为将观测值映射到潜在变量中。这种摊销可实现有效的后验采样，而无需数据迭代。尽管具有效率，但我们证明ALD是MCMC算法有效的，其马尔可夫链在轻度假设下将目标后部作为固定分布。基于ALD，我们还提出了一个名为Langevin AutoCodeer（LAE）的新的深层变量模型。有趣的是，可以通过稍微修改传统自动编码器来实现LAE。使用多个合成数据集，我们首先验证ALD可以从目标后代正确获取样品。我们还在图像生成任务上评估了LAE，并证明我们的LAE可以根据变异推断（例如变异自动编码器）和其他基于MCMC的方法在测试可能性方面胜过现有的方法。
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使用移动操纵器来整理家庭环境，在机器人技术中提出了各种挑战，例如适应大型现实世界的环境变化，以及在人类面前的安全和强大的部署。2021年9月举行的全球竞赛，对真正的家庭环境中的整理任务进行了基准测试，重要的是，对全面的系统性能进行了测试。对于此挑战，我们开发了整个家庭服务机器人系统，该机器人系统利用数据驱动的方法来适应众多的方法在执行过程中发生的边缘案例，而不是经典的手动预编程解决方案。在本文中，我们描述了提出的机器人系统的核心成分，包括视觉识别，对象操纵和运动计划。我们的机器人系统赢得了二等奖，验证了数据驱动的机器人系统在家庭环境中移动操作的有效性和潜力。
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变异推断是一种近似顽固性后验分布的技术，以量化机器学习的不确定性。尽管通常选择单峰高斯分布作为参数分布，但几乎不能近似多模式。在本文中，我们将高斯混合物分布作为参数分布。高斯混合物的变异推断的主要难度是如何近似高斯混合物的熵。我们将高斯混合物的熵近似为单峰高斯的熵之和，可以在分析上计算。此外，我们理论上分析了真熵与近似熵之间的近似误差，以揭示我们的近似何时效果很好。具体而言，近似误差由平均值与高斯混合物方差之和之间的距离之比控制。此外，当比率变为无穷大时，它会收敛到零。由于维度的诅咒，这种情况似乎更有可能在更高维度的参数空间中发生。因此，我们的结果保证了我们的近似效果很好，例如，在具有大量权重的神经网络中。
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我们解决了弥合海马形成（HPF）神经科学知识与机器人和人工智能的工程知识之间差距的具有挑战性的。同时定位和映射（SLAM）已经在机器人学中实现为空间认知的基本功能。在这项研究中，我们的目标是调查Slam功能如何对应于HPF。为此，提出了一种基于文献综述的假设，并且呈现了其验证的方向，而不执行任何新的模拟。我们调查了HPF模型和各种计算的模型，包括脑激发的血液，空间概念形成和深度生成模型。此外，我们讨论了神经科学中HPF的结果与机器人中的SLAM之间的关系。由此，使用用于构建脑参考架构的方法来构建海马形成启动的概率产生模型（PGM）。我们基于传统SLAM模型的修改提出了一种HPF-PGM作为计算模型，该模型设计成与HPF的解剖结构和功能高度一致。通过参考大脑，我们建议将Enocentric / Allocentric信息集成从Entorlinal Cortex集成到海马以及使用离散事件队列的使用。
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