Вашият мозък е машина за прогнозиране, която винаги е активна

Резюме: Мозъкът постоянно действа като машина за прогнози, като непрекъснато сравнява сензорната информация с вътрешните прогнози.

източник: Институт Макс Планк

Това е в съответствие с една скорошна теория за това как работи нашият мозък: това е машина за прогнози, която непрекъснато сравнява сензорната информация, която улавяме (като изображения, звуци и език) с вътрешни прогнози.

„Тази теоретична идея е изключително популярна в неврологията, но съществуващите доказателства за нея често са непреки и ограничени до изкуствени ситуации“, казва водещият автор Мича Хейлброн.

„Наистина бих искал да разбера как точно работи това и да го тествам в различни ситуации.“

Изследванията на мозъка на този феномен обикновено се извършват в изкуствена среда, разкрива Хейлброн. За да предизвикат предсказания, участниците са помолени да се взират в един модел от движещи се точки в продължение на половин час или да слушат прости модели в звуци като „бип бип буп, бип бип буп“.

„Изследвания от този вид всъщност разкриват, че нашият мозък може да прави прогнози, но не и че това винаги се случва в сложността на ежедневието. Опитваме се да го извадим от лабораторните условия. Ние изучаваме същия тип феномен, как мозъкът се справя с неочаквана информация, но след това в естествени ситуации, които са много по-малко предвидими.”

Хемингуей и Холмс

Изследователите са анализирали мозъчната активност на хора, слушащи разкази на Хемингуей или за Шерлок Холмс. В същото време те анализираха текстовете на книгите с помощта на компютърни модели, така наречените дълбоки невронни мрежи. По този начин те успяха да изчислят за всяка дума колко непредсказуема е тя.

За всяка дума или звук мозъкът прави подробни статистически очаквания и се оказва изключително чувствителен към степента на непредсказуемост: реакцията на мозъка е по-силна, когато дадена дума е неочаквана в контекста.

Нашият мозък е машина за прогнозиране, която винаги е активна. Кредит: Илюстрация, генерирана от AI, чрез: DALL-E, OpenAi – Миха Хейлброн

„Само по себе си това не е много изненадващо: в крайна сметка всеки знае, че понякога можете да предвидите предстоящия език. Например мозъкът ви понякога автоматично „запълва празното“ и мислено завършва изреченията на някой друг, например ако започне да говори много бавно, заеква или не може да измисли дума. Но това, което показахме тук, е, че това се случва непрекъснато. Нашият мозък непрекъснато отгатва думи; предсказващата машина винаги е включена.

Повече от софтуер

„Всъщност нашият мозък прави нещо, сравнимо със софтуера за разпознаване на реч. Разпознавателите на реч, използващи изкуствен интелект, също непрекъснато правят прогнози и се оставят да бъдат ръководени от очакванията си, точно както функцията за автоматично довършване на вашия телефон.

„Въпреки това наблюдавахме голяма разлика: мозъците предвиждат не само думи, но правят прогнози на много различни нива, от абстрактно значение и граматика до специфични звуци.“

Има добра причина за продължаващия интерес от страна на технологичните компании, които биха искали да използват нови прозрения от този вид, за да изградят например по-добър език и софтуер за разпознаване на изображения. Но този вид приложения не са основната цел на Heilbron.

„Наистина бих искал да разбера как нашата предсказваща машина работи на фундаментално ниво. Сега работя със същата изследователска настройка, но за визуални и слухови възприятия, като музика.”

Относно тези новини в областта на невронауките

Автор: Пресслужба
източник: Институт Макс Планк
Контакт: Пресслужба – Институт Макс Планк
Образ: Изображението е кредитирано от DALL-E, OpenAi – Micha Heilbron

Оригинално изследване: Затворен достъп.
Йерархия от лингвистични прогнози по време на разбирането на естествен език” от Micha Heilbron и др. PNAS

Вижте също

Това показва структурата на протеините

Резюме

Йерархия от лингвистични прогнози по време на разбирането на естествен език

Разбирането на говоримия език изисква трансформиране на двусмислени акустични потоци в йерархия от представяния, от фонеми до значение. Предполага се, че мозъкът използва прогнози, за да ръководи тълкуването на входящата информация.

Въпреки това, ролята на предсказанието в езиковата обработка остава оспорвана, с несъгласие както относно повсеместното разпространение, така и относно представителния характер на предсказанията.

Тук се занимаваме и с двата проблема, като анализираме мозъчни записи на участници, слушащи аудиокниги, и използваме дълбока невронна мрежа (GPT-2) за прецизно количествено определяне на контекстуалните прогнози.

Първо, установяваме, че мозъчните реакции към думите се модулират от повсеместни прогнози. След това разделяме прогнозите, базирани на модел, в отделни измерения, разкривайки дисоциируеми невронни подписи на прогнози относно синтактични категории (части на речта), фонеми и семантика.

И накрая, ние показваме, че прогнозите на високо ниво (дума) информират прогнозите на ниско ниво (фонема), поддържайки йерархична предсказуема обработка.

Заедно тези резултати подчертават повсеместното разпространение на предсказанията в езиковата обработка, показвайки, че мозъкът спонтанно предсказва предстоящия език на множество нива на абстракция.