Nos últimos anos, a inteligência artificial tem evoluído a um ritmo impressionante. Ainda assim, o cérebro humano continua a levar vantagem sobre os computadores quando o assunto é transferir competências e aprender entre tarefas diferentes. Um novo estudo ajuda a explicar como é que, muito provavelmente, fazemos isso.
Como foi realizado o estudo com macacos rhesus
A investigação foi liderada por uma equipa da Princeton University. Em vez de testarem pessoas, os cientistas trabalharam com animais muito próximos de nós em termos de biologia e funcionamento cerebral: macacos rhesus (Macaca mulatta).
Os animais tinham de reconhecer formas e cores apresentadas num ecrã e, para indicar as respostas, eram instruídos a olhar em direcções específicas. Enquanto executavam estas tarefas, os investigadores recorreram a exames cerebrais para procurar padrões sobrepostos e áreas de actividade partilhadas no cérebro.
Como se pode ver no vídeo abaixo, os macacos precisavam de distinguir entre formas e cores em três tarefas diferentes, mas relacionadas. O desenho experimental obrigava-os a continuar a aprender e a aplicar, de uma tarefa para a seguinte, aquilo que já tinham compreendido.
O que os “Legos cognitivos” mostram no córtex pré-frontal
As imagens obtidas indicaram que os cérebros dos macacos recorriam a diferentes conjuntos de neurónios - “Legos cognitivos”, nas palavras dos investigadores - consoante a tarefa. Blocos já existentes podem ser reaproveitados e recombinados em novas tarefas, revelando uma flexibilidade neural que nem os melhores modelos de IA conseguem igualar.
"Os modelos de IA mais avançados conseguem atingir um desempenho humano, ou até super-humano, em tarefas individuais", afirma o neurocientista Tim Buschman, da Princeton University. "Mas têm dificuldade em aprender e executar muitas tarefas diferentes."
"Descobrimos que o cérebro é flexível porque consegue reutilizar componentes da cognição em muitas tarefas diferentes. Ao encaixar estes 'Legos cognitivos', o cérebro consegue construir novas tarefas."
Os blocos de Legos cognitivos identificados pela equipa estavam sobretudo concentrados no córtex pré-frontal. Esta região está associada a cognição superior - resolver problemas, planear e tomar decisões - e parece ter um papel importante na flexibilidade cognitiva.
Os investigadores observaram ainda que, quando determinados blocos cognitivos não eram necessários, a actividade nesses blocos diminuía. Isto sugere que o cérebro consegue “arquivar” os Legos neurais de que não precisa no momento, para se concentrar melhor no que está a fazer.
"Penso num bloco cognitivo como uma função num programa de computador", diz Buschman.
"Um conjunto de neurónios pode discriminar a cor, e a sua saída pode ser mapeada para outra função que desencadeia uma acção. Essa organização permite ao cérebro executar uma tarefa realizando, de forma sequencial, cada componente dessa tarefa."
O que isto pode significar para a inteligência artificial e para a saúde
Isto ajuda a perceber como os macacos - e possivelmente os humanos - conseguem adaptar-se a desafios e tarefas que nunca tinham encontrado, usando conhecimento já existente para lidar com eles; algo com que a inteligência artificial, na sua forma actual, ainda tem dificuldades.
Mais adiante, os autores sugerem que estas conclusões podem contribuir para treinar sistemas de IA mais adaptáveis a tarefas novas. O trabalho poderá também ser útil no desenvolvimento de tratamentos para perturbações neurológicas e psiquiátricas em que as pessoas têm dificuldade em aplicar competências a novos contextos.
Por agora, estes Legos cognitivos mostram, a um nível fundamental, porque é que os nossos cérebros são mais flexíveis e adaptáveis do que modelos de IA que apresentam o chamado esquecimento catastrófico: uma fragilidade que faz com que as redes neurais não consigam aprender tarefas consecutivas sem esquecer como executar a última tarefa em que foram treinadas.
Embora alternar de tarefa não seja propriamente o ideal para o cérebro, aproveitar o que já sabemos de uma tarefa para outra pode ser um atalho valioso.
"Se, como sugerem os nossos resultados, o cérebro consegue reutilizar representações e computações entre tarefas, então isto pode permitir uma adaptação rápida a mudanças no ambiente, seja aprendendo a representação apropriada da tarefa através de feedback de recompensa, seja recuperando-a da memória de longo prazo", concluem os investigadores.
A investigação foi publicada na Nature.
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