Explorando como o cérebro humano e as redes neurais artificiais montam conhecimento

Recurso de 8 de junho de 2023

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por Ingrid Fadelli, Medical Xpress

À medida que os humanos exploram o mundo ao seu redor e experimentam coisas novas, eles inatamente começam a entender o que encontram, criando conexões mentais entre os objetos, pessoas, lugares e eventos que encontram. Os neurocientistas vêm tentando identificar os processos neurais que sustentam essa “montagem mental de conhecimento” há décadas, e seus estudos reuniram várias descobertas importantes.

Nos últimos anos, as pesquisas voltadas para esse tema se intensificaram um pouco, devido ao surgimento das redes neurais artificiais (ANNs), ferramentas computacionais inspiradas na estrutura e função das redes neurais no cérebro que podem ser treinadas para realizar diferentes tarefas. A obtenção de uma melhor compreensão dos processos neurais que permitem a montagem bem-sucedida de conhecimento em humanos pode ajudar a adaptar o design de RNAs e melhorar seu desempenho em tarefas que podem se beneficiar dessa capacidade.

Ao mesmo tempo, alguns pesquisadores também começaram a comparar como o cérebro humano lida com tarefas específicas com os processos que sustentam o funcionamento das RNAs. Essas comparações podem revelar paralelismos interessantes entre a IA e o cérebro humano, o que pode ser benéfico tanto para a neurociência quanto para a pesquisa em ciência da computação.

Um grupo de pesquisa da Universidade de Oxford recentemente realizou um estudo interessante explorando especificamente a montagem de conhecimento pelo cérebro humano e modelos computacionais baseados em ANN. Seu artigo, publicado na Neuron, resultou na identificação de uma abordagem que poderia ajudar a aprimorar a montagem de conhecimento em ferramentas de IA.

"A compreensão humana do mundo pode mudar rapidamente quando novas informações vêm à tona, como quando ocorre uma reviravolta na história de uma obra de ficção", escreveram Stephanie Nellie, Lukas Braun e seus colegas em seu artigo. "Esta 'montagem de conhecimento' flexível requer uma reorganização rápida de códigos neurais para relações entre objetos e eventos. No entanto, as teorias computacionais existentes são amplamente silenciosas sobre como isso poderia ocorrer."

Para investigar como o cérebro humano acumula conhecimento, os pesquisadores realizaram uma série de experimentos envolvendo 34 participantes. Esses participantes foram solicitados a concluir uma tarefa computadorizada simples, que exigia que eles tomassem decisões sobre novos objetos que eram mostrados em uma tela.

À medida que os participantes completavam esta tarefa, seu cérebro era escaneado usando um scanner de ressonância magnética funcional (fMRI). Este é um método de imagem que detecta pequenas alterações no fluxo sanguíneo associadas à atividade cerebral.