کشف راز انعطاف‌پذیری مغز: «لگوهای شناختی» که هوش مصنوعی فاقد آن است

برتری مغز بر هوش مصنوعی در یادگیری انعطاف‌پذیر

مدل‌های پیشرفته هوش مصنوعی می‌توانند در برخی وظایف به عملکردی انسانی یا حتی فراتر از آن دست پیدا کنند، اما در یادگیری و انجام هم‌زمان وظایف مختلف دچار مشکل هستند. این در حالی است که مغز می‌تواند دانش موجود را برای حل چالش‌ها و وظایف جدیدی که قبلاً با آن‌ها روبه‌رو نشده، به کار گیرد.

در این پژوهش، آزمایش‌ها به طور مستقیم روی انسان‌ها انجام نشد، بلکه از میمون‌های رزوس که از نظر زیست‌شناسی و عملکرد مغزی شباهت زیادی به انسان دارند، استفاده شد. از میمون‌ها خواسته شد تا اشکال و رنگ‌ها را روی صفحه نمایش شناسایی کرده و پاسخ‌های خود را با نگاه کردن به جهات خاص ارائه دهند. همزمان، از اسکن‌های مغزی برای بررسی الگوهای فعالیت و مناطق همپوشان مغز آن‌ها استفاده شد.

کشف «لگوهای شناختی» در مغز

نتایج اسکن‌ها نشان داد که مغز میمون‌ها برای انجام وظایف مختلف از بلوک‌های مختلف نورونی استفاده می‌کند که محققان آن‌ها را «لگوهای شناختی» نامیده‌اند. این بلوک‌های موجود قابلیت استفاده مجدد و ترکیب شدن در وظایف جدید را دارند؛ امری که حتی پیشرفته‌ترین مدل‌های هوش مصنوعی قادر به انجام آن نیستند.

تیم بوشمن، عصب‌شناس دانشگاه پرینستون، در این باره توضیح می‌دهد: «ما دریافتیم که مغز انعطاف‌پذیر است، زیرا می‌تواند مؤلفه‌های شناختی را در وظایف مختلف دوباره استفاده کند. با ترکیب این لگوهای شناختی، مغز می‌تواند وظایف جدید را بسازد.»

سازوکار انعطاف‌پذیری در قشر پیش‌پیشانی

در طول مطالعه، میمون‌ها مجبور بودند بین اشکال و رنگ‌ها در سه وظیفه جداگانه اما مرتبط تمایز قائل شوند و آموخته‌های خود از یک وظیفه را به وظیفه بعدی منتقل کنند. این بلوک‌های نورونی عمدتاً در ناحیه قشر پیش‌پیشانی مغز متمرکز بودند؛ ناحیه‌ای که با شناخت‌های برتر مانند حل مسئله، برنامه‌ریزی و تصمیم‌گیری مرتبط است و نقش مهمی در انعطاف‌پذیری شناختی ایفا می‌کند.

محققان همچنین یک مکانیسم کارآمد را مشاهده کردند: زمانی که برخی از بلوک‌های شناختی برای وظیفه فعلی لازم نبودند، فعالیت آن‌ها کاهش می‌یافت. این نشان می‌دهد که مغز می‌تواند لگوهای نورونی غیرضروری را کنار گذاشته و تمرکز خود را روی وظیفه اصلی حفظ کند.

بوشمن این بلوک‌های شناختی را شبیه به توابع در برنامه‌های کامپیوتری می‌داند:

• یک مجموعه نورون می‌تواند رنگ را تشخیص دهد.
• خروجی آن می‌تواند به تابع دیگری که عمل را هدایت می‌کند، متصل شود.
• این سازماندهی به مغز اجازه می‌دهد وظیفه‌ای را به صورت متوالی و کارآمد انجام دهد.

پیامدهای کلیدی برای هوش مصنوعی و درمان‌های عصبی

این یافته‌ها نه تنها توضیح می‌دهند که چگونه میمون‌ها و احتمالاً انسان‌ها می‌توانند به سرعت خود را با تغییرات محیطی وفق دهند، بلکه کاربردهای مهمی در دو حوزه حیاتی دارند:

1. آموزش هوش مصنوعی: این دانش می‌تواند به آموزش مدل‌های هوش مصنوعی کمک کند تا انعطاف‌پذیری بیشتری در مواجهه با وظایف جدید داشته باشند.
2. درمان‌های عصبی: این یافته‌ها می‌توانند در توسعه درمان‌های اختلالات عصبی و روانی که در آن‌ها افراد در به‌کارگیری مهارت‌ها در محیط‌های جدید مشکل دارند، کاربرد داشته باشد.

این تحقیق مهم که بینش‌های جدیدی در مورد قابلیت‌های مغز ارائه می‌دهد، در مجله معتبر Nature منتشر شده است.