CV CV
·

Kasra Fouladi

B.Sc. Computer Science · Iran University of Science and Technology

k4sr405@gmail.com · kasra_fouladi@mathdep.iust.ac.ir · Tehran, Iran

کسری فولادی

کارشناسی علوم کامپیوتر · دانشگاه علم و صنعت ایران

k4sr405@gmail.com · kasra_fouladi@mathdep.iust.ac.ir · تهران، ایران

About

درباره

I am a B.Sc. Computer Science student at Iran University of Science and Technology (IUST). I have also conducted research as an intern at the Institute for Research in Fundamental Sciences (IPM) in Tehran. My work sits at the intersection of imitation learning, representation learning, and continual learning — with a particular focus on partially observable environments where the agent must make decisions from limited information.

My research follows three threads. The first is removing computational bottlenecks from training pipelines — most recently by eliminating back-propagation through time from the perception backbone via a Future-Action Predictor, while keeping a bounded-window Transformer aggregator on top. The second is post-hoc behavioral repair — correcting a specific, identified failure in a trained policy without retraining from scratch, and explicitly accounting for the case where the anchor set used for preservation is itself contaminated with the failure. The third is efficient inter-agent communication in MARL — via future gradient injection, I have developed an architecture capable of assigning credit to action in T-t from reward in T without expanding the computational graph throughout the time.

Alongside the theory, I build the environments the theory runs on. StrikeForce, a partially observable 2D battle-arena testbed, is the environment behind my recent learning-related papers, and is now opening to a broader research community through a public competition.

In addition, I have also authored a paper regarding Interpretable Machine Learning, which has been presented in i4c.iust.ac.ir (a conference at IUST).

Research interests: Imitation Learning · Reinforcement Learning · POMDPs · Representation Learning · Continual Learning · Model Repair · Efficient Training · Multi-Agent Systems · Interpretable Machine Learning

من دانشجوی کارشناسی علوم کامپیوتر در دانشگاه علم و صنعت ایران (IUST) هستم. همچنین به‌عنوان کارآموز در پژوهشگاه دانش‌های بنیادی (IPM) در تهران به انجام پژوهش پرداخته‌ام. کار من در تلاقی یادگیری تقلیدی، یادگیری بازنمایی، و یادگیری پیوسته قرار دارد — با تمرکز ویژه بر محیط‌های با مشاهده‌ی جزئی که در آن‌ها عامل باید از اطلاعات محدود تصمیم بگیرد.

پژوهش من سه رشته را دنبال می‌کند. رشته‌ی اول حذف گلوگاه‌های محاسباتی از خط لوله‌ی آموزش است — به‌تازگی با حذف انتشار رو به عقب در زمان (Back-Propagation Through Time) از بک‌بون ادراکی از طریق یک پیش‌بین اقدام آینده (Future-Action Predictor)، در حالی که یک تجمیع‌کننده‌ی Transformer با پنجره‌ی محدود بر روی آن حفظ می‌شود. رشته‌ی دوم ترمیم رفتاری پس‌رویدادی (post-hoc) است — تصحیح یک خطای مشخص و شناسایی‌شده در یک سیاست آموزش‌دیده بدون آموزش مجدد از صفر، و با در نظر گرفتن صریح حالتی که مجموعه‌ی لنگر (anchor) مورد استفاده برای حفظ، خودش آلوده به همان خطاست. رشته‌ی سوم ارتباط کارآمد بین عامل‌ها در یادگیری تقویتی چندعامله (MARL) است — از طریق تزریق گرادیان آینده، معماری‌ای توسعه داده‌ام که قادر است اعتبار را به اقدام در T-t از پاداش در T اختصاص دهد بدون اینکه گراف محاسباتی را در طول زمان گسترش دهد.

در کنار تئوری، محیط‌هایی که تئوری روی آن‌ها اجرا می‌شود را نیز می‌سازم. StrikeForce، یک بستر آزمایشی نبرد دوبعدی با مشاهده‌ی جزئی، محیطی است که پشت مقالات اخیر من در حوزه‌ی یادگیری قرار دارد، و اکنون از طریق یک مسابقه‌ی عمومی به روی جامعه‌ی گسترده‌تر پژوهشی باز می‌شود.

علاوه بر این، مقاله‌ای نیز در زمینه‌ی یادگیری ماشین تفسیرپذیر نوشته‌ام که در i4c.iust.ac.ir (یک کنفرانس در دانشگاه علم و صنعت) ارائه شده است.

علایق پژوهشی: یادگیری تقلیدی · یادگیری تقویتی · POMDP · یادگیری بازنمایی · یادگیری پیوسته · ترمیم مدل · آموزش کارآمد · سیستم‌های چندعامله · یادگیری ماشین تفسیرپذیر

News

اخبار

Oct 2026
Preprint released: TINAS: Transformer Interaction among N Agents with Shared Parameters (B.Sc. final thesis).
Sep 2026
Preprint released: Targeted Behavioral Repair with Contaminated Anchors.
Jul 2026
Two preprints released: StrikeForce testbed paper and No Back-Propagation Through Time via Future Action Prediction.
Jun 2026
Started research internship at IPM, Tehran.
Jan 2026
Preprint released: Interpretability-Guided Bi-objective Optimization (with H. Rahmani).
Sep 2023
Started B.Sc. in Computer Science at IUST.
اکتبر ۲۰۲۶
پیش‌چاپ منتشر شد: TINAS: Transformer Interaction among N Agents with Shared Parameters (پایان‌نامه‌ی کارشناسی).
سپتامبر ۲۰۲۶
پیش‌چاپ منتشر شد: Targeted Behavioral Repair with Contaminated Anchors.
جولای ۲۰۲۶
دو پیش‌چاپ منتشر شد: مقاله‌ی StrikeForce و No Back-Propagation Through Time via Future Action Prediction.
ژوئن ۲۰۲۶
شروع کارآموزی پژوهشی در IPM، تهران.
ژانویه ۲۰۲۶
پیش‌چاپ منتشر شد: Interpretability-Guided Bi-objective Optimization (به‌همراه H. Rahmani).
سپتامبر ۲۰۲۳
شروع دوره‌ی کارشناسی علوم کامپیوتر در IUST.

Publications & Preprints

مقالات و پیش‌چاپ‌ها

Interpretability-Guided Bi-objective Optimization: Aligning Accuracy and Explainability
K. Fouladi (corresponding), H. Rahmani.
Preprint, January 2026.
Abstract. Proposed a bi-objective training framework that jointly optimizes predictive accuracy and model explainability, using interpretability signals to guide the optimization toward solutions that are both accurate and human-understandable.
StrikeForce: A 2D Partially Observable Battle-Arena Testbed for Imitation Learning and Multi-Agent Research
K. Fouladi. Sole author.
Preprint, July 2026.
Abstract. StrikeForce is an open-source, partially observable 2D battle-arena environment and client software implemented in C++17. It couples a playable, account-backed game client (terminal and SFML-rendered graphical front ends) with a machine-readable agent-plugin interface, a fixed-size local observation encoding, a deterministic seeded random-number generator, frame-level replay logging, a client–server networking protocol with server-side match arbitration, and a lightweight HTTP-based checkpoint-transfer service backed by an SQLite state store for versioned, parent–child-tracked agent checkpoints. The environment supports five game modes (Solo, Timer, Squad, networked Battle Royal, and networked AI Battle Royal), an item/economy subsystem with 16 purchasable items across four categories, and a pluggable agent-injection seam that allows a researcher to substitute an arbitrary policy for the shipped example plugin without modifying the core simulation loop. The full client, with rendering and all subsystems enabled, consumes at most 11% of a single CPU core on a reference laptop and peaks at 110 MB of resident memory.
No Back-Propagation Through Time via Future Action Prediction
K. Fouladi. Sole author.
Preprint, July 2026.
Abstract. We introduce a decoupled architecture for imitation learning in partially observable games that removes Back-Propagation Through Time (BPTT) from the perception backbone entirely. A Future-Action Predictor (FAP) backbone compresses each observation into a latent vector trained solely to forecast the expert's future actions over a bounded horizon H. A separate Transformer aggregator then combines a sliding window of these detached representations, together with local raw observations and the agent's own action history, to produce the policy output. Because gradients from the policy objective are stopped before the backbone, the two components specialise independently, giving memory complexity O(H²) with respect to episode length T. We provide a theoretical analysis showing that, under a pseudo-Markovian assumption, the FAP objective avoids the temporal Jacobian products responsible for BPTT's vanishing/exploding-gradient mechanism, and that a no-regret aggregation mechanism exists for the overlapping predictions.
Targeted Behavioral Repair with Contaminated Anchors
K. Fouladi. Sole author.
Preprint, September 2026.
Abstract. We study the problem of correcting a specific, identified behavioral failure in a trained model without retraining from scratch and without full access to the original training distribution. Given a competent base model θ₀ and a small corrective dataset Dfix exhibiting the failure, the standard remedy for avoiding collateral damage elsewhere is to regularize the update toward θ₀ using an anchor set Danc sampled from the original distribution. We highlight and formalize a complication that this standard recipe does not address: the anchor set is not guaranteed to be failure-free. When the failure region has nonzero mass under the original distribution, Danc may itself contain instances of the very behavior being corrected, so a preservation term applied indiscriminately can directly oppose the corrective signal. We combine parameter-space preservation (EWC) with output-space preservation (KD) into a single objective, characterize the repair–preservation trade-off this creates as a function of failure prevalence ρ and dataset sizes, and analyze the resulting multi-step dynamics locally.
TINAS: Transformer Interaction among N Agents with Shared Parameters In Progress
K. Fouladi. Sole author.
B.Sc. Final Thesis / Preprint — ongoing, October 2026.
Abstract. Backpropagation through time locks the credit-assignment horizon to the autograd graph depth. TINAS decouples them for shared-parameter multi-agent communication. Each agent emits a per-step message, trained by future-gradient injection: the sender's loss at time t is built from the receiver's loss at t+1, differentiated with respect to the sender's positional encoding. Because the token construction is linear in both the raw message and the positional encoding, this gradient equals the true message-side gradient — no re-attachment is needed. The result is a T-step credit-assignment horizon at Θ(1) graph depth per step. The detached objective is a semi-gradient; against the attached reference L* that a fully-differentiable method such as DIAL would optimize, TINAS converges to a 2B²-neighborhood of a stationary point of L* at rate C₁/√K, where B is a straight-through-estimator bias bound controlled by cm and the message magnitude. A two-pass backward algorithm achieves this at O(T) cost with no buffer replay.
Interpretability-Guided Bi-objective Optimization: Aligning Accuracy and Explainability
K. Fouladi (نویسنده‌ی مسئول)، H. Rahmani.
پیش‌چاپ، ژانویه ۲۰۲۶.
چکیده. یک چارچوب آموزش دو-هدفی پیشنهاد شده که به‌طور همزمان دقت پیش‌بینی و قابلیت توضیح مدل را بهینه می‌کند، با استفاده از سیگنال‌های تفسیرپذیری برای هدایت بهینه‌سازی به سمت جواب‌هایی که هم دقیق باشند و هم برای انسان قابل‌فهم.
StrikeForce: A 2D Partially Observable Battle-Arena Testbed for Imitation Learning and Multi-Agent Research
K. Fouladi. نویسنده‌ی تنها.
پیش‌چاپ، جولای ۲۰۲۶.
چکیده. StrikeForce یک محیط نبرد دوبعدی متن‌باز با مشاهده‌ی جزئی و نرم‌افزار کلاینت آن است که با C++17 پیاده‌سازی شده. این محیط یک کلاینت بازی قابل‌بازیِ متصل به حساب کاربری (با فرانت‌اندهای ترمینال و گرافیکی مبتنی بر SFML) را با یک رابط قابل‌خواندن برای ماشین برای پلاگین agent، یک انکودینگ مشاهده‌ی محلی با اندازه‌ی ثابت، یک مولد اعداد تصادفی با seed مشخص، لاگ‌گیری replay در سطح فریم، یک پروتکل شبکه‌ی client-server با داوری Match در سمت سرور، و یک سرویس سبک انتقال checkpoint مبتنی بر HTTP با پشتیبان SQLite برای checkpointهای نسخه‌دار با شجره‌نامه‌ی parent-child جفت می‌کند. این محیط از پنج حالت بازی پشتیبانی می‌کند، یک زیرسیستم آیتم/اقتصاد با ۱۶ آیتم قابل خرید در چهار دسته دارد، و یک درز پلاگین‌پذیر برای تزریق agent فراهم می‌کند که به پژوهشگر اجازه می‌دهد یک policy دلخواه را بدون تغییر دادن حلقه‌ی شبیه‌سازی اصلی جایگزین پلاگین نمونه‌ی ارائه‌شده کند.
No Back-Propagation Through Time via Future Action Prediction
K. Fouladi. نویسنده‌ی تنها.
پیش‌چاپ، جولای ۲۰۲۶.
چکیده. ما یک معماری جداشده برای یادگیری تقلیدی در بازی‌های با مشاهده‌ی جزئی معرفی می‌کنیم که Back-Propagation Through Time (BPTT) را به‌طور کامل از بک‌بون ادراکی حذف می‌کند. یک بک‌بون Future-Action Predictor (FAP) هر مشاهده را به یک بردار نهفته فشرده می‌کند که تنها برای پیش‌بینی اکشن‌های آینده‌ی خبره در یک افق کراندار H آموزش دیده است. سپس یک Transformer aggregator جداگانه، یک پنجره‌ی لغزان از این بازنمایی‌های جدا‌شده را، همراه با مشاهدات خام محلی و تاریخچه‌ی اکشن خود agent، ترکیب می‌کند تا خروجی policy را تولید کند. ما یک تحلیل نظری ارائه می‌دهیم که نشان می‌دهد، تحت یک فرض شبه-مارکوفی، هدف FAP از ضرب‌های ژاکوبی زمانی که مسئول مکانیزم گرادیان ناپدیدشونده/منفجرشونده‌ی BPTT هستند اجتناب می‌کند.
Targeted Behavioral Repair with Contaminated Anchors
K. Fouladi. نویسنده‌ی تنها.
پیش‌چاپ، سپتامبر ۲۰۲۶.
چکیده. ما مسئله‌ی تصحیح یک خطای رفتاری مشخص و شناسایی‌شده در یک مدل آموزش‌دیده را بدون آموزش از صفر و بدون دسترسی کامل به توزیع اصلی آموزش مطالعه می‌کنیم. با داشتن یک مدل پایه‌ی توانمند θ₀ و یک دیتاست تصحیح کوچک Dfix که خطا را نشان می‌دهد، درمان استاندارد برای جلوگیری از آسیب جانبی در جاهای دیگر، منظم‌سازی به‌روزرسانی به سمت θ₀ با استفاده از یک مجموعه‌ی anchor نمونه‌گیری‌شده از توزیع اصلی است. ما یک پیچیدگی را که این دستور استاندارد به آن رسیدگی نمی‌کند برجسته و صورت‌بندی می‌کنیم: مجموعه‌ی anchor تضمین‌شده عاری از خطا نیست.
TINAS: Transformer Interaction among N Agents with Shared Parameters In Progress
K. Fouladi. نویسنده‌ی تنها.
پایان‌نامه‌ی کارشناسی / پیش‌چاپ — در جریان، اکتبر ۲۰۲۶.
چکیده. Back-Propagation Through Time افق تخصیص اعتبار را به عمق گراف autograd قفل می‌کند. TINAS این دو را برای ارتباط چندعامله با پارامتر مشترک از هم جدا می‌کند. هر عامل در هر گام پیامی می‌فرستد، که با تزریق گرادیان آینده آموزش می‌بیند: تابع افت فرستنده در زمان t از تابع افت گیرنده در زمان t+1 ساخته می‌شود و نسبت به encoding موقعیتی فرستنده مشتق‌گیری می‌شود. چون ساخت توکن نسبت به هر دو ورودی (پیام خام و encoding موقعیتی) خطی است، این گرادیان با گرادیان واقعی سمت پیام برابر است — پس نیازی به re-attachment نیست. نتیجه یک افق تخصیص اعتبار T-گامی در عمق گراف Θ(1) در هر گام است. هدف detached یک semi-gradient است؛ در برابر مرجع attached L* که یک روش کاملاً مشتق‌پذیر مانند DIAL بهینه می‌کرد، TINAS به یک همسایگی 2B² از نقطه‌ی ساکن L* با نرخ C₁/√K همگرا می‌شود، که B یک کران بایاس straight-through estimator است که با cm و اندازه‌ی پیام کنترل می‌شود. یک الگوریتم two-pass backward این را با هزینه‌ی O(T) و بدون buffer replay محقق می‌کند.

Education

تحصیلات

B.Sc. in Computer Science
Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran

GPA: 93.15 / 100.
Relevant coursework (grades ≥ 95):
Mathematics & Theory: Mathematical Analysis (100), Set Theory (100), Mathematical Foundations (97.5), Linear Optimization (97.5), Probability (96.5), Combinatorics (95), Fundamentals of Computation Theory (95), Ordinary Differential Equations (95).
CS & Research: Data Structures (100), Design and Analysis of Algorithms (100), Research Methodology and Report Writing (100; practical work included), Internship (100; research internship at IPM).

کارشناسی علوم کامپیوتر
دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

معدل: ۹۳.۱۵ از ۱۰۰.
دروس مرتبط (نمرات ۹۵+):
ریاضی و نظریه: آنالیز ریاضی (۱۰۰)، نظریه‌ی مجموعه‌ها (۱۰۰)، مبانی ریاضی (۹۷.۵)، بهینه‌سازی خطی (۹۷.۵)، احتمال (۹۶.۵)، ترکیبیات (۹۵)، مبانی نظریه‌ی محاسبه (۹۵)، معادلات دیفرانسیل معمولی (۹۵).
علوم کامپیوتر و پژوهش: ساختمان داده (۱۰۰)، طراحی و تحلیل الگوریتم‌ها (۱۰۰)، روش تحقیق و گزارش‌نویسی (۱۰۰؛ شامل بخش عملی)، کارآموزی (۱۰۰؛ کارآموزی پژوهشی در IPM).

Research Experience

تجربه‌ی پژوهشی

Research Intern
Institute for Research in Fundamental Sciences (IPM), Tehran, Iran
  • Investigating decoupled representation learning and theoretical credit assignment in partially observable environments (POMDPs).
  • Investigating continual learning and behavioral repair in partially observable environments, with a focus on catastrophic forgetting and targeted post-hoc correction.
کارآموز پژوهشی
پژوهشگاه دانش‌های بنیادی (IPM)، تهران، ایران
  • بررسی یادگیری بازنمایی جداشده و تخصیص اعتبار نظری در محیط‌های با مشاهده‌ی جزئی (POMDP).
  • بررسی یادگیری پیوسته و ترمیم رفتاری در محیط‌های با مشاهده‌ی جزئی، با تمرکز بر فراموشی فاجعه‌بار و تصحیح هدفمند post-hoc.

Teaching

تجربه‌ی تدریس

Teaching Assistant, Iran University of Science and Technology
Theory of Computation
General Mathematics 1 · Fundamentals of Computation Theory · Quantum Computing
Combinatorics
Basic Programming
دستیار آموزشی، دانشگاه علم و صنعت ایران
نظریه‌ی زبان‌ها و ماشین‌ها
ریاضی عمومی ۱ · مبانی نظریه‌ی محاسبه · محاسبات کوانتومی
ترکیبیات
برنامه‌نویسی مقدماتی

Skills & Languages

مهارت‌ها و زبان‌ها

Languages
Python, C / C++, LaTeX, SQL
ML Frameworks
PyTorch, TensorFlow, scikit-learn, LibTorch
Other
SFML, Django, Flask
Tools
Git, Linux, Docker, CMake, Overleaf, Shell scripting
Persian
Native
English
Fluent
زبان‌های برنامه‌نویسی
Python، C / C++، LaTeX، SQL
فریم‌ورک‌های یادگیری ماشین
PyTorch، TensorFlow، scikit-learn، LibTorch
سایر
SFML، Django، Flask
ابزارها
Git، Linux، Docker، CMake، Overleaf، Shell scripting
فارسی
زبان مادری
انگلیسی
مسلط

Contact

تماس