Aivotutkijat saavat lisätietoa siitä, miten aivot lukevat tietokonekoodia

Aivotutkijat Massachusettsin teknillisen korkeakoulun (MIT) ovat saaneet arvokkaita tietoja siitä, miten aivot lukevat tietokonekoodia. He löysivät, että aivot eivät riipu kielen prosessointiin osallistuvista aivoalueista, vaan “monien vaatimusten verkosto” aktivoituu. Tämä verkosto on myös vastuussa monimutkaisista kognitiivisista tehtävistä, kuten matemaattisista ongelmista.

On helppo ymmärtää, miksi jotkut ajattelevat, että kielen prosessointiin osallistuvat alueet olisivat samat kuin ohjelmoinnissa, sillä nämä kaksi tehtävää ovat monin tavoin samankaltaisia. Esimerkiksi ohjelmointi vaatii myös uusien symbolien ja termien oppimista, jotka sitten on järjestettävä siten, että kone tietää, mitä tehdä. Ohjelmakoodi on myös oltava erittäin selkeä, jotta ohjelmoijat voivat ymmärtää sen.

Huolimatta siitä, asiat tulevat monimutkaisemmiksi, kun tietokonekoodia luetaan monien vaatimusten verkoston avulla, eikä se vaadi samoja kognitiivisia vaatimuksia kuin matematiikka.

Anna Ivanova on MIT:n jatko-opiskelija ja tutkimuksen ensisijainen tekijä.

“Tietokonekoodin ymmärtäminen näyttää olevan oma asia. Se ei ole sama kuin kieli, eikä se ole sama kuin matematiikka ja logiikka”, Ivanova sanoo.

Tutkimukseen osallistuivat myös vanhempi tekijä Evelina Fedorenko, joka on neurotieteen apulaisprofessori ja McGovern-instituutin jäsen, sekä tutkijat MIT:n tietojenkäsittelytieteen ja tekoälylaboratoriosta ja Tuftsin yliopistosta.

Artikkeli julkaistiin eLife -julkaisussa tänä kuuna.

Fedorenkon työ keskittyy aivojen kielen verkoston toimintoihin, jotka sijaitsevat aivopuoliskon vasemmalla puolella. Jotkut hänen aiemmista tutkimuksistaan osoittivat, että kielen verkosto ei aktivoitu musiikin ja matematiikan aikana.

“Me olemme kiinnostuneita tutkimasta kielen ja ohjelmoinnin suhdetta, osittain siksi, että ohjelmointi on niin uusi keksintö, että tiedämme, ettei voi olla kovakoodattuja mekanismeja, jotka tekevät meistä hyviä ohjelmoijia”, Ivanova sanoo.

Monien vaatimusten verkosto aktivoitunut

Tutkijat löysivät vain vähän vastetta koodiin näissä kielen alueissa, mutta he löysivät monien vaatimusten verkoston aktivoituneen etu- ja takaraivolohkoissa. Tämä verkosto on tarpeen, kun tehtävät vaativat suuria määriä tietoa yhdessä, mikä johtaa kykyymme suorittaa monia mentaalisia tehtäviä.

“Se tekee melkein kaiken, mikä on kognitiivisesti haastavaa, mikä saa sinut ajattelemaan kovaa”, Ivanova sanoo.

Tutkijat eivät löytäneet tiettyjä alueita, jotka olisivat yksinomaan ohjelmointiin, mutta he uskovat, että ihmiset, joilla on merkittävä ohjelmointikokemus, voivat kehittää erikoistunutta aivotoimintaa.

“On mahdollista, että jos otat ihmiset, jotka ovat ammattimaisia ohjelmoijia, jotka ovat viettäneet 30 tai 40 vuotta ohjelmoimassa tietyn kielen, voit alkaa nähdä joitain erikoistumista tai osia monien vaatimusten järjestelmästä”, Fedorenko sanoo. “Ihmisillä, jotka ovat tuttuja ohjelmointiin ja voivat tehdä nämä tehtävät tehokkaasti, mutta joilla on ollut suhteellisen vähän kokemusta, ei näytä olevan mitään erikoistumista vielä.”

Johns Hopkinsin yliopiston tutkijaryhmä sai myös samansuuntaisia tuloksia, erityisesti monien vaatimusten verkoston aktivoitumisesta ohjelmointiongelmissa. Tutkijoiden mukaan nämä tulokset tarkoittavat, että ohjelmointi ei voi rajoittua pelkästään matemaattiseksi taidoksi tai kielitaidoksi, koska se voi riippua sekä kielestä että monien vaatimusten järjestelmästä.

“On ollut väitteitä molemmista leireistä – se on oltava yhdessä matematiikan kanssa, se on oltava yhdessä kielen kanssa”, Ivanova sanoo. “Mutta näyttää siltä, että tietojenkäsittelyopettajien on kehitettävä omat lähestymistapansa opettaessaan koodia tehokkaimmin.”