鳥類大腦與人工智能:鴿子向人類分享驚人的"硬"學習技術


鴿子能和人工智能比智商嗎?在一個非常基本的層面上,是的。在一項新的研究中,愛荷華大學的心理學傢研究鴿子大腦的工作原理,以及鴿子的"強行"學習方式與人工智能的相似之處。研究人員給鴿子做復雜的分類測試,這些測試的高級思維如使用邏輯或推理,不會幫助解決。

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相反,鴿子憑借詳盡的試驗和錯誤,最終能夠強行記住測試中的足夠場景,達到近70%的準確率。

研究人員將鴿子的重復性、試錯性方法等同於人工智能。研究人員認為,計算機也采用同樣的基本方法,被"教導"如何識別人類容易識別的模式和物體。當然,計算機由於其巨大的內存和存儲能力--在這些領域越來越強大--遠遠超過鴿子大腦所能想象的一切。

不過,聯想的基本過程--被認為是一種較低層次的思維技巧--在應試的鴿子和最新的人工智能進展之間是相同的。

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愛荷華大學的研究人員得出結論,鴿子使用與人工智能相同的基本學習原理,稱為關聯學習。鴿子掌握詳盡的、重復的測試,如上圖所示。中間的方塊是鴿子必須歸類的數千個樣本刺激中的16個。這些刺激物來自兩個不同的類別,顯示在兩側。資料來源:愛荷華大學的艾德-瓦瑟曼。

愛荷華大學心理和腦科學系Stuit實驗心理學教授、該研究的通訊作者埃德-瓦瑟曼(Ed Wasserman)說:"你總是聽到人工智能的奇跡,它能做的所有驚人的事情。它可以在下棋或任何視頻遊戲中擊敗人們,對於這個問題。它可以在各種事情上擊敗我們。它是如何做到的?它很聰明嗎?不,它使用的是與鴿子在這裡使用的相同的系統或同等的系統。"

研究人員試圖找出兩種類型的學習:一種是陳述性學習,其前提是根據一套規則或策略進行推理,這是一種主要歸因於人的所謂高級學習。另一種是聯想性學習,其核心是識別和建立物體或模式之間的聯系,比如說,"天藍色"和"水"。

許多動物物種使用聯想學習,但隻有少數動物--海豚和黑猩猩是其中之一--被認為有能力進行陳述性學習。

然而,人工智能卻大行其道,計算機、機器人、監控系統和許多其他技術似乎都能像人類一樣"思考"。但情況真的是這樣嗎,還是說人工智能隻是狡猾的人類投入的產物?或者,正如該研究的作者所說,我們是否低估人類和動物認知中關聯學習的力量?

Wasserman的團隊設計一個他稱之為"邪惡的困難"的測試,以找出答案。

每隻測試鴿子都會看到一個刺激物,並且必須通過啄食右邊或左邊的按鈕來決定該刺激物屬於哪個類別。這些類別包括線寬、線角、同心環和斷面環。正確的答案可以得到一個美味的小球;錯誤的回答則沒有任何收獲。使測試如此苛刻的原因是它的任意性: 沒有任何規則或邏輯可以幫助破譯這項任務。

"這些刺激物很特別。他們看起來並不相似,而且他們從不重復,"研究鴿子智力的Wasserman說。"他們必須記住個別刺激物或刺激物出現的區域,才能完成任務。"

四隻測試鴿子中的每一隻開始時都能正確回答大約一半的時間。但是經過數百次的測試,這四隻鴿子最終將它們的得分提高到平均68%的正確率。

"這些鴿子就像人工智能大師,它們使用的是生物算法,是大自然賦予它們的算法,而計算機使用的是人類賦予它們的人工算法。"共同點是,人工智能和鴿子都采用聯想學習,然而這種基礎層面的思維是讓鴿子最終成功得分的原因。Wasserman說,如果人們參加同樣的測試,他們的得分會很低,而且可能會放棄。

"我們的目標是要看看一個簡單的聯想機制在多大程度上能夠解決一項任務,因為人們在很大程度上依賴規則或策略,所以會給我們帶來麻煩,"Wasserman補充說。"在這種情況下,這些規則會妨礙學習。鴿子從未經歷過這個過程。它沒有那種高層次的思考過程。但這並不妨礙它們的學習。事實上,在某些方面,它促進學習。"

沃瑟曼認為,人們在看待聯想學習方面存在一個悖論。

"人們對人工智能使用一種很像鴿子的學習算法做出驚人的事情感到驚訝,然而,當人們談論人類和動物的關聯學習時,它被認為是僵化和不成熟的。"

這項研究"通過鴿子的類別學習解決關聯學習悖論"於2月7日在線發表於《當代生物學》雜志。


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