Creierul nu ia decizii așa cum credeam noi, au descoperit oamenii de știință

Această perspectivă mai dinamică asupra funcției creierului ar putea ajuta inginerii să proiecteze viitoare sisteme de inteligență artificială care gândesc mai mult ca un creier biologic, utilizând mult mai puțină energie.

Oamenii de știință de la Universitatea din Illinois, Urbana Champaign, au descoperit dovezi care ar putea remodela modul în care cercetătorii gândesc atât despre creier, cât și despre inteligența artificială.

Constatările lor sugerează că luarea deciziilor începe mult mai devreme în creier decât propun teoriile tradiționale, oferind idei noi pentru proiectarea viitoarelor sisteme de inteligență artificială, care sunt mai capabile și mult mai eficiente din punct de vedere energetic.

Condusă de profesorul de inginerie electrică și informatică Yurii Vlasov de la Colegiul de Inginerie Grainger, cercetarea a fost publicată în Proceedings of the National Academy of Science (PNAS) .

Studiul indică un rol neașteptat al regiunilor senzoriale timpurii ale creierului în luarea deciziilor, contestând opinia acceptată de mult timp conform căreia deciziile apar numai după ce informațiile parcurg o ierarhie strictă a regiunilor creierului.

Să regândim modul în care creierul ia decizii

Creierul uman este considerat pe scară largă drept cea mai complexă structură din universul cunoscut. Oamenii de știință încă nu înțeleg pe deplin cum funcționează acesta, motiv pentru care ingineria inversă a creierului a fost identificată de Academia Națională de Inginerie în 2008 ca fiind una dintre cele 14 mari provocări pentru inginerie în secolul XXI.

Timp de decenii, multe sisteme de inteligență artificială, inclusiv rețelele neuronale convoluționale, s-au inspirat de ideea că creierul procesează informațiile într-o secvență unidirecțională. Conform acestui model tradițional, informațiile senzoriale călătoresc în sus prin regiuni ale creierului din ce în ce mai complexe, până când ajung la cortexul frontal, unde se iau deciziile.

Vlasov și alți cercetători au pus din ce în ce mai mult la îndoială dacă această imagine este completă.

În schimb, ei explorează un model bazat pe inteligența naturală, care a fost rafinată prin evoluție de-a lungul a sute de milioane de ani. În acest cadru, creierul nu se bazează doar pe un flux pas cu pas de informații. Luarea deciziilor depinde, de asemenea, de bucle de feedback interconectate care permit informațiilor să se deplaseze în ambele direcții între regiunile creierului.

Deoarece inteligența biologică îndeplinește sarcini complexe, utilizând mult mai puțină energie decât sistemele de inteligență artificială actuale, înțelegerea acestei arhitecturi ar putea ajuta la ghidarea dezvoltării inteligenței artificiale a viitorului.

„Vrem să învățăm dintr-un miliard de ani de evoluție”, a spus Vlasov. „Cum este organizată arhitectural această inteligență biologică? Putem învăța din partea arhitecturală a creierului și să o emulăm pentru a face IA mai eficientă, mai puțin avidă de energie și mai inteligentă decât este în prezent? La nivelul luării deciziilor, acesta este locul unde IA actuală are deficiențe.”

Regiunile timpurii ale creierului prezintă activitate decizională

Pentru a investiga modul în care funcționează aceste procese, echipa de cercetare s-a concentrat asupra celor mai timpurii etape de detectare și percepție ale creierului.

Oamenii de știință au înregistrat activitatea neuronală la șoareci în timp ce navigau pe un coridor de realitate virtuală și luau decizii perceptive. Au găsit dovezi ale activității legate de luarea deciziilor în cortexul somatosenzorial primar (S1), una dintre cele mai vechi zone de procesare senzorială ale creierului.

În loc să transmită pur și simplu informații mai departe, S1 pare să fie influențată de regiunile superioare ale creierului prin bucle de feedback. Această reglare de sus în jos sugerează că luarea deciziilor implică o comunicare continuă între mai multe zone ale creierului, în loc de un simplu flux unidirecțional de informații.

„Codul neural al creierului este încă în mare parte un limbaj necunoscut”, a spus Vlasov. „Dar această înțelegere la nivel de sistem poate fi privită ca un impact potențial asupra modului în care pot fi construite rețele neuronale artificiale mai eficiente – asupra modului în care poate fi concepută următoarea generație de inteligență artificială. Poate că, prin aceste analogii pe care le învățăm de la creierele reale, putem îmbunătăți și mai mult inteligența artificială.”

Ce ar putea însemna descoperirile pentru viitoarea inteligență artificială

Cercetătorii subliniază că studiul nu oferă un plan pentru construirea unei inteligențe artificiale mai bune. În schimb, oferă noi perspective asupra modului în care creierul organizează procesul decizional, care ar putea inspira în cele din urmă viitoarele arhitecturi de inteligență artificială.

În continuare, Vlasov și echipa sa intenționează să investigheze mai detaliat sincronizarea acestor semnale cerebrale. De asemenea, intenționează să dezvolte noi tehnologii pentru măsurarea activității neuronale pentru a înțelege mai bine cum apar buclele de feedback și cum coordonează diferite niveluri de procesare cerebrală.

„Privind dinamica temporală rapidă a activității neuronale, poate putem înțelege mai bine cum sunt implicate aceste bucle de feedback în luarea deciziilor”, a spus Vlasov. „Poate că aceasta este abordarea care dezvăluie potențial aceste mecanisme necunoscute în prezent – modul în care aceste bucle de feedback sunt organizate dinamic și cum formează și modelează diferite niveluri de procesare. Poate că acest lucru poate fi implementat în noi arhitecturi pentru inteligența artificială.”, informează Science Daily.

Citește și: Expunerea la lumina albastră influențează creierul adulților tineri, dar nu și pe al adolescenților. Ce arată un nou studiu