Uno studio appena pubblicato ha presentato un nuovo modello neurocomputazionale del cervello umano, che potrebbe far luce su come sviluppiamo abilità cognitive complesse, e far progredire la ricerca su una intelligenza artificiale neurale.
Lo studio è stato condotto da un team franco-canadese: scienziati francesi dell’Institut Pasteur e dell’Università della Sorbonne, scienziati canadesi del Quebec Artificial Intelligence Institute e dell’Università di Montreal.
Il modello è stato presentato sulla copertina della rivista Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS), ve lo linko qui.
Tre livelli di sviluppo…
In sostanza, il modello descrive lo sviluppo neurale su tre livelli gerarchici di elaborazione delle informazioni.
Il primo livello di elaborazione delle informazioni, quello sensomotorio, esplora come l’attività interna del cervello apprende diversi modelli dalla percezione e li associa alle azioni.
In seguito il secondo livello, quello cognitivo, esamina come il cervello combina contestualmente questi modelli.
Il livello conscio, infine, considera come il cervello si dissocia dal mondo esterno e manipola schemi appresi (tramite la memoria) non più accessibili alla percezione.
… E due tipi di apprendimento
Lo studio del nuovo modello neurocomputazionale di cervello umano pone anche l’enfasi su due tipi fondamentali di apprendimento.
Uno è l’apprendimento hebbiano (dal neuropsicologo Donald Hebb), associato alla regolarità statistica, cioè alla ripetizione. L’altro è l’apprendimento per rinforzo, associato con la ricompensa e il neurotrasmettitore della dopamina.
L’interazione dei due tipi di apprendimento con i vari livelli di elaborazione delle informazioni potrebbe darci nuove consapevolezze sui meccanismi fondamentali alla base della cognizione.
Come funziona il modello di cervello umano presentato nello studio?
Il modello risolve tre compiti di crescente complessità, dal riconoscimento visivo alla manipolazione cognitiva delle percezioni coscienti. Ogni volta, il team ha introdotto un nuovo meccanismo di base per consentirgli di progredire.
I risultati evidenziano due meccanismi fondamentali per lo sviluppo multilivello delle capacità cognitive nelle reti neurali biologiche:
- Epigenesi sinaptica, con apprendimento hebbiano su scala locale e apprendimento per rinforzo su scala globale;
- Dinamiche auto-organizzate, attraverso l’attività spontanea e il rapporto eccitatorio/inibitorio equilibrato dei neuroni.
È come aver stabilito come si accende e come si fa marciare un cervello cibernetico. “Il nostro modello dimostra come l’intelligenza artificiale proceda con meccanismi biologici e architetture cognitive che potrebbero portare alla coscienza artificiale”, afferma il membro del team Guillaume Dumas, assistente professore di psichiatria computazionale presso dell’Università di Montreal.
Nuovo modello computazionale di cervello: dove ci porterà?
Un modello come quello studiato può far emergere una coscienza in una intelligenza artificiale?
“Il raggiungimento di questa pietra miliare potrebbe richiedere l’integrazione di altri fattori,” dice Dumas, “come la dimensione sociale della cognizione”. Ed è quello che ora i ricercatori stanno provando a fare: i prossimi esperimenti puntano a far interagire due “cervelli cibernetici simulati”, per vedere cosa ne viene fuori.
In sintesi, il team ritiene che ancorare i futuri modelli computazionali nelle realtà biologiche e sociali non ci aiuterà solo a capire i meccanismi fondamentali alla base della cognizione.
Ci aiuterà anche a fornire questi meccanismi ad un’intelligenza artificiale, che un giorno (diversamente da oggi) avrà una qualche forma di autocoscienza.
