Νευροεπιστήμες
Πώς ο εγκέφαλος λύνει πολύπλοκα προβλήματα
Η μελέτη του MIT αποκαλύπτει πώς ο εγκέφαλος λύνει πολύπλοκα προβλήματα με στρατηγικές λήψης αποφάσεων.
Ο ανθρώπινος εγκέφαλος είναι εξαιρετικά ικανός στο να λύνει πολύπλοκα προβλήματα. Ένας από τους λόγους για αυτό είναι η ικανότητα των ανθρώπων να διασπούν τα προβλήματα σε μικρότερα, διαχειρίσιμα υποπροβλήματα, τα οποία είναι εύκολα να λυθούν ένα προς ένα. Αυτή η στρατηγική μας επιτρέπει να ολοκληρώνουμε καθημερινές δραστηριότητες, όπως το να πάμε για καφέ, διασπώντας τη διαδικασία σε βήματα: να βγούμε από το κτίριο του γραφείου μας, να πλοηγηθούμε στο καφέ και, όταν φτάσουμε εκεί, να πάρουμε τον καφέ. Αυτή η προσέγγιση μας βοηθά να αντιμετωπίζουμε εμπόδια με ευκολία. Για παράδειγμα, αν το ασανσέρ είναι χαλασμένο, μπορούμε να αναθεωρήσουμε το πώς θα βγούμε από το κτίριο χωρίς να αλλάξουμε τα υπόλοιπα βήματα.
Η πρόκληση της πειραματικής μελέτης
Παρόλο που υπάρχει πληθώρα συμπεριφορικών δεδομένων που αποδεικνύουν την ικανότητα των ανθρώπων σε αυτά τα πολύπλοκα καθήκοντα, ήταν δύσκολο να δημιουργηθούν πειραματικά σενάρια που επιτρέπουν την ακριβή χαρακτηρισμό των υπολογιστικών στρατηγικών που χρησιμοποιούμε για την επίλυση προβλημάτων. Σε μια νέα μελέτη, ερευνητές του MIT κατάφεραν να μοντελοποιήσουν πώς οι άνθρωποι εφαρμόζουν διαφορετικές στρατηγικές λήψης αποφάσεων για την επίλυση ενός πολύπλοκου καθήκοντος — στην προκειμένη περίπτωση, προβλέποντας πώς μια μπάλα θα κινηθεί μέσα από έναν λαβύρινθο όταν η μπάλα είναι κρυμμένη από την οπτική γωνία.
Στρατηγικές λήψης αποφάσεων
Ο ανθρώπινος εγκέφαλος δεν μπορεί να εκτελέσει αυτό το καθήκον τέλεια, καθώς είναι αδύνατο να παρακολουθήσει όλες τις πιθανές τροχιές ταυτόχρονα. Ωστόσο, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι άνθρωποι μπορούν να αποδώσουν αρκετά καλά υιοθετώντας ευέλικτα δύο στρατηγικές γνωστές ως ιεραρχική λογική και αντιφατική λογική. Η ιεραρχική λογική περιλαμβάνει τη διάσπαση ενός προβλήματος σε στρώματα, ξεκινώντας από το γενικό και προχωρώντας προς το συγκεκριμένο. Η αντιφατική λογική περιλαμβάνει τη φαντασία του τι θα είχε συμβεί αν είχατε κάνει μια διαφορετική επιλογή.
Η μελέτη του MIT
Οι ερευνητές του MIT, με επικεφαλής τον Mehrdad Jazayeri, καθηγητή εγκεφαλικών και γνωστικών επιστημών, ανέπτυξαν ένα πείραμα που απαιτεί από τους συμμετέχοντες να προβλέψουν την πορεία μιας μπάλας καθώς κινείται μέσα από τέσσερις πιθανές τροχιές σε έναν λαβύρινθο. Όταν η μπάλα εισέρχεται στον λαβύρινθο, οι άνθρωποι δεν μπορούν να δουν ποια διαδρομή ακολουθεί. Σε δύο σημεία του λαβυρίνθου, ακούγεται ένα ηχητικό σήμα όταν η μπάλα φτάνει εκεί. Η πρόβλεψη της διαδρομής της μπάλας είναι ένα καθήκον που είναι αδύνατο για τους ανθρώπους να λύσουν με απόλυτη ακρίβεια.
Συμπεριφορικές στρατηγικές
Οι ερευνητές στρατολόγησαν περίπου 150 ανθρώπινους εθελοντές για να συμμετάσχουν στη μελέτη. Πριν ξεκινήσει το καθήκον παρακολούθησης της μπάλας, οι ερευνητές αξιολόγησαν πόσο ακριβώς μπορούσαν να εκτιμήσουν χρονικά διαστήματα αρκετών εκατοντάδων χιλιοστών του δευτερολέπτου, περίπου τη διάρκεια που χρειάζεται η μπάλα για να διασχίσει έναν βραχίονα του λαβύρινθου. Για κάθε συμμετέχοντα, οι ερευνητές δημιούργησαν υπολογιστικά μοντέλα που μπορούσαν να προβλέψουν τα πρότυπα λαθών που θα παρατηρούνταν για αυτόν τον συμμετέχοντα, αν χρησιμοποιούσαν μόνο ιεραρχική λογική, μόνο αντιφατική λογική, ή συνδυασμούς των δύο.
Ανθρώπινοι περιορισμοί
Για να επιβεβαιώσουν περαιτέρω τα αποτελέσματά τους, οι ερευνητές δημιούργησαν ένα νευρωνικό δίκτυο μηχανικής μάθησης και το εκπαίδευσαν να ολοκληρώσει το καθήκον. Ένα μοντέλο μηχανικής μάθησης εκπαιδευμένο σε αυτό το καθήκον θα παρακολουθεί την πορεία της μπάλας με ακρίβεια και θα κάνει τη σωστή πρόβλεψη κάθε φορά, εκτός αν οι ερευνητές επιβάλλουν περιορισμούς στην απόδοσή του. Όταν οι ερευνητές πρόσθεσαν γνωσιακούς περιορισμούς παρόμοιους με αυτούς που αντιμετωπίζουν οι άνθρωποι, διαπίστωσαν ότι το μοντέλο άλλαξε τις στρατηγικές του.
Συμπεράσματα
Αυτό που ανακάλυψαν είναι ότι τα δίκτυα μιμούνται την ανθρώπινη συμπεριφορά όταν τους επιβάλλονται οι υπολογιστικοί περιορισμοί που παρατηρούνται στην ανθρώπινη συμπεριφορά. Αυτό δείχνει ότι οι άνθρωποι δρουν λογικά υπό τους περιορισμούς που πρέπει να λειτουργούν. Με την ελαφρά διαφοροποίηση του βαθμού της μνήμης που προγραμματίστηκε στα μοντέλα, οι ερευνητές είδαν επίσης ενδείξεις ότι η αλλαγή των στρατηγικών φαίνεται να συμβαίνει σταδιακά, αντί να γίνεται σε ένα σαφές σημείο αλλαγής.
