Исследователи наблюдали за активностью мозга двух макак-резусов, которые выполняли три связанные задачи на категоризацию. Обезьяны должны были определить, на что больше похожи цветные пятна на экране — на кролика или букву T, и оценить цвет этих пятен. Анализ показал, что префронтальная кора содержит универсальные паттерны активности нейронов, которые мозг использует повторно. Исследование опубликовано в журнале Nature.
Мозг складывает новые навыки из «когнитивных кубиков LEGO»
Нейробиологи из Принстонского университета обнаружили, почему человеческий мозг быстрее осваивает новые задачи, чем искусственный интеллект. Префронтальная кора заново использует одни и те же когнитивные «блоки» для разных задач, комбинируя их как детали конструктора. Это позволяет быстро собирать новые навыки из уже имеющихся компонентов.
Способность учиться чему-то новому путем переосмысления более простых навыков из смежных задач, ученые называют «композиционностью». Neuroscience News
Композиционность — способность создавать сложные навыки из простых компонентов — фундаментальное свойство человеческого познания. Если вы умеете печь хлеб, то приготовление торта дается легче: вы используете навыки работы с духовкой, замешивания теста и отмеривания ингредиентов, добавляя лишь новые элементы, например, взбивание крема. Искусственные нейросети такой гибкостью пока не обладают — обучившись печь печенье, они «забывают», как делать торт.
Опыт ставился на макаках-резус, которые обучались новым навыкам.
Мозг похож на компьютерную программу, которая вызывает нужные функции
«Я представляю когнитивный блок как функцию в компьютерной программе, — объясняет соавтор исследования Тим Бушман. — Один набор нейронов может различать цвет, и его выход можно связать с другой функцией, которая управляет действием». При переключении между задачами мозг просто соединяет нужные блоки: один вычисляет форму, другой управляет движением глаз. Неиспользуемые блоки при этом «затихают», чтобы не мешать концентрации на текущей задаче.
Это открытие может помочь создать ИИ-системы, способные непрерывно обучаться без «катастрофической интерференции» — эффекта, когда новые знания стирают старые. Кроме того, понимание механизма композиционности может привести к новым методам терапии шизофрении, обсессивно-компульсивного расстройства и последствий травм мозга.