Esplorare il modo in cui il cervello umano e le reti neurali artificiali assemblano la conoscenza

Funzionalità dell'8 giugno 2023

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di Ingrid Fadelli, Medical Xpress

Mentre gli esseri umani esplorano il mondo che li circonda e sperimentano cose nuove, iniziano a dare un senso a ciò che incontrano, creando connessioni mentali tra gli oggetti, le persone, i luoghi e gli eventi che incontrano. Da decenni i neuroscienziati cercano di identificare i processi neurali alla base di questo "assemblaggio mentale di conoscenze" e i loro studi hanno raccolto diversi risultati importanti.

Negli ultimi anni, la ricerca incentrata su questo argomento si è un po’ intensificata, a causa dell’emergere delle reti neurali artificiali (ANN), strumenti computazionali ispirati alla struttura e alla funzione delle reti neurali nel cervello che possono essere addestrati per affrontare compiti diversi. Raggiungere una migliore comprensione dei processi neurali che consentono il successo dell’assemblaggio della conoscenza negli esseri umani potrebbe in definitiva aiutare ad adattare la progettazione delle ANN e migliorare le loro prestazioni nei compiti che possono trarre vantaggio da questa capacità.

Allo stesso tempo, alcuni ricercatori hanno anche iniziato a confrontare il modo in cui il cervello umano affronta compiti specifici con i processi alla base del funzionamento delle ANN. Questi confronti potrebbero svelare interessanti parallelismi tra l’intelligenza artificiale e il cervello umano, che potrebbero essere utili sia per la ricerca neuroscientifica che informatica.

Un gruppo di ricerca dell’Università di Oxford ha recentemente condotto un interessante studio esplorando specificamente l’assemblaggio della conoscenza da parte del cervello umano e i modelli computazionali basati sulle ANN. Il loro articolo, pubblicato su Neuron, ha portato all’identificazione di un approccio che potrebbe aiutare a migliorare l’assemblaggio della conoscenza negli strumenti di intelligenza artificiale.

"La comprensione umana del mondo può cambiare rapidamente quando vengono alla luce nuove informazioni, come quando si verifica un colpo di scena in un'opera di finzione", hanno scritto Stephanie Nellie, Lukas Braun e i loro colleghi nel loro articolo. "Questo flessibile 'assemblaggio della conoscenza' richiede una riorganizzazione in pochi colpi dei codici neurali per le relazioni tra oggetti ed eventi. Tuttavia, le teorie computazionali esistenti tacciono in gran parte su come ciò potrebbe accadere."

Per studiare il modo in cui il cervello umano assembla la conoscenza, i ricercatori hanno condotto una serie di esperimenti coinvolgendo 34 partecipanti. A questi partecipanti è stato chiesto di completare un semplice compito computerizzato, che richiedeva loro di prendere decisioni su nuovi oggetti che venivano mostrati su uno schermo.

Quando i partecipanti hanno completato questo compito, il loro cervello è stato scansionato utilizzando uno scanner per risonanza magnetica funzionale (fMRI). Questo è un metodo di imaging che rileva piccoli cambiamenti nel flusso sanguigno associati all'attività cerebrale.