Новая нейровычислительная модель мозга может продвинуть исследования ИИ

Новое исследование Монреальского университета представляет новую нейровычислительную модель человеческого мозга. Эта новая модель обеспечивает более глубокое понимание того, как мозг развивает сложные когнитивные способности, и может продвинуть исследования в области нейронного искусственного интеллекта (ИИ). 

Исследование было опубликовано 19 сентября в журнале Известия Национальной академии наук (PNAS). 

Его провела международная группа исследователей из Института Пастера и Университета Сорбонны в Париже, CHU Сент-Жюстин, Института искусственного интеллекта Мила — Квебек и Университета Монреаля. 

Нейронное развитие

В исследовании описывается нейронное развитие на трех иерархических уровнях обработки информации: 

• Сенсомоторный уровень: Исследует, как внутренняя активность мозга изучает модели восприятия и связывает их с действием.
  
• Когнитивный уровень: Исследует, как мозг контекстуально комбинирует эти паттерны.

• Сознательный уровень: Рассматривает, как мозг отделяется от внешнего мира и манипулирует усвоенными шаблонами (через память), которые больше не доступны для восприятия. 

Новое исследование обеспечивает более глубокое понимание основных механизмов, лежащих в основе познания, благодаря тому, что модель фокусируется на взаимодействии между двумя фундаментальными типами обучения. Во-первых, это обучение по Хеббу, которое связано со статистической регулярностью, такой как повторение. Второй — обучение с подкреплением, связанное с вознаграждением и нейротрансмиттером дофамина. 

Недавно разработанная модель решает три задачи возрастающей сложности на уровнях, и команда каждый раз вводила новый основной механизм, который помогал ей развиваться. 

Результаты выявили два фундаментальных механизма многоуровневого развития когнитивных способностей в биологических нейронных сетях: 

• Синаптический эпигенез: Обучение по Хеббу происходит в локальном масштабе, в то время как обучение с подкреплением происходит в глобальном масштабе.

• Самоорганизованная динамика: Спонтанная активность и сбалансированное соотношение возбуждения/торможения нейронов. 

ИИ следующего поколения и искусственное сознание

Гийом Думан — член команды и доцент вычислительной психиатрии в UdeM, а также главный исследователь Исследовательского центра CHU Sainte-Justine. 

«Наша модель демонстрирует, как конвергенция нейро-ИИ выдвигает на первый план биологические механизмы и когнитивные архитектуры, которые могут способствовать развитию искусственного интеллекта следующего поколения и даже в конечном итоге привести к искусственному сознанию», — говорит Дюма. 

Чтобы достичь этого, говорит Дюма, им, возможно, придется интегрировать социальные аспекты познания. В настоящее время команда рассматривает возможность интеграции биологических и социальных аспектов, и они уже создали первую симуляцию взаимодействия двух целых мозгов. 

Команда считает, что, привязав будущие вычислительные модели к биологическим и социальным реалиям, они получат более полное представление об основных механизмах, лежащих в основе познания. Они также считают, что это создаст мост между ИИ и человеческим мозгом.