Novo Modelo de Computação Neurológica do Cérebro Pode Avançar a Pesquisa em IA

Um novo estudo da Universidade de Montreal apresenta um novo modelo neurocomputacional do cérebro humano. Esse novo modelo fornece uma visão mais profunda de como o cérebro desenvolve habilidades cognitivas complexas e pode avançar a pesquisa em inteligência artificial (IA) neural.

O estudo foi publicado em 19 de setembro na revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Foi realizado por um grupo internacional de pesquisadores do Institut Pasteur e Sorbonne Université em Paris, do CHU Sainte-Justine, do Mila — Instituto de Inteligência Artificial de Quebec e da Universidade de Montreal.

Desenvolvimento Neural

O estudo descreve o desenvolvimento neural em três níveis hierárquicos de processamento de informações:

• Nível Sensorimotor: Explora como a atividade interna do cérebro aprende padrões a partir da percepção e os associa com a ação.
  
• Nível Cognitivo: Examina como o cérebro combina contextualmente esses padrões.

• Nível Consciente: Considera como o cérebro se dissocia do mundo exterior e manipula padrões aprendidos (via memória) que não estão mais acessíveis à percepção.

A nova pesquisa fornece uma visão mais profunda dos mecanismos subjacentes à cognição devido ao foco do modelo na interação entre dois tipos fundamentais de aprendizado. O primeiro é o aprendizado de Hebb, associado à regularidade estatística, como a repetição. O segundo é o aprendizado por reforço, associado à recompensa e ao neurotransmissor dopamina.

O modelo recém-desenvolvido resolve três tarefas de complexidade crescente em todos os níveis, e a equipe introduziu um novo mecanismo central a cada vez, o que ajudou a progredir.

Os resultados destacaram dois mecanismos fundamentais para o desenvolvimento multilayer de habilidades cognitivas em redes neurais biológicas:

• Epigênese Sináptica: O aprendizado de Hebb ocorre na escala local, enquanto o aprendizado por reforço ocorre na escala global.

• Dinâmica Autoorganizada: Atividade espontânea e razão equilibrada de excitação/inibição de neurônios.

Próxima Geração de IA e Consciência Artificial

Guillaume Duman é um membro da equipe e professor assistente de psiquiatria computacional na UdeM, bem como investigador principal no Centro de Pesquisa do CHU Sainte-Justine.

“Nosso modelo demonstra como a convergência neuro-AI destaca mecanismos biológicos e arquiteturas cognitivas que podem impulsionar o desenvolvimento da próxima geração de inteligência artificial e, no final, levar à consciência artificial”, afirma Dumas.

Para alcançar isso, Dumas afirma que eles podem precisar integrar as dimensões sociais da cognição. A equipe agora está examinando a integração de dimensões biológicas e sociais e já criou a primeira simulação de duas mentes inteiras em interação.

A equipe acredita que, ao ancorar futuros modelos computacionais em realidades biológicas e sociais, eles obterão mais insights sobre os mecanismos subjacentes à cognição. Eles também acreditam que isso fornecerá uma ponte entre a IA e o cérebro humano.