基于自由能原则的突触学习贝叶斯力学

大脑是由神经细胞构成的生物系统，协调其具身主体的感知、行为和学习，在动态环境中发挥作用。自由能原则（FEP）由卡尔·弗里森提出，阐释了大脑高阶功能的局部、循环和自监督神经动力学。本文通过物理学导引的公式化方法继续完善FEP，具体应用于突触学习中，将其视为FEP下的推理问题，推导得到称为贝叶斯力学的支配方程。我们的研究揭示了大脑如何在给定前突触输入条件下，通过部署似然和先验信念的生成模型来推断权重变化和后突触活性。随后，我们以简单模型示例说明突触可塑性：展示大脑在突触学习的连续时间内组织一个最优轨迹，通过变分方法最小化突触惊讶。