Intelligent systems distribute memory across internal and embodied resources
Diese Studie zeigt, dass sowohl Primaten als auch künstliche Agenten das Gedächtnis über interne und verkörperte Ressourcen verteilen, indem sie Augenbewegungen nutzen, um Überzeugungen über verborgene Ziele aufrechtzuerhalten, wenn die interne Berechnung eingeschränkt ist, was ein konvergentes Prinzip offenbart, bei dem die Gedächtnisallokation durch die relative Zuverlässigkeit dieser Ressourcen bestimmt wird.
Originalarbeit lizenziert unter CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dies ist eine KI-generierte Erklärung eines Preprints, das nicht peer-reviewed wurde. Dies ist kein medizinischer Rat. Treffen Sie keine Gesundheitsentscheidungen auf Grundlage dieses Inhalts. Vollständigen Haftungsausschluss lesen
Intelligenz wird oft als eine rein interne Angelegenheit vorgestellt, als ein stilles Gespräch, das sich vollständig innerhalb der grauen Substanz des Gehirns abspielt. Wir neigen dazu, den Körper als ein Fahrzeug für den Geist zu betrachten, als eine Ansammlung von Gliedmaßen, die lediglich die Befehle ausführt, die von neuronalen Schaltkreisen erteilt werden. Eine wachsende Denkrichtung legt jedoch nahe, dass Geist und Körper nicht so leicht voneinander zu trennen sind. Diese Perspektive, bekannt als verkörperte Kognition (Embodied Cognition), schlägt vor, dass unsere physischen Handlungen und Interaktionen mit der Welt nicht nur die Ergebnisse des Denkens sind, sondern tatsächlich Teil des Denkprozesses selbst. So wie eine Person beim Lösen einer Matheaufgabe vielleicht mit den Fingern zählt, um die mentale Arbeit auf die Hände auszulagern, könnten auch andere körperliche Zustände als Werkzeuge dienen, um dem Gehirn beim Erinnern und Rechnen zu helfen. Die Frage, die Wissenschaftler seit langem rätselt, ist nicht nur, ob der Körper hilft, sondern wie das Gehr entscheidet, wann es sein internes Gedächtnis nutzt und wann es sich auf den Körper stützt, um die schwere Arbeit zu erledigen.
Eine neue Studie von Forschern der Carnegie Mellon University und der New York University untersucht diesen Kompromiss, indem sie betrachtet, wie sowohl Affen als auch künstliche Intelligenz-Agenten durch eine virtuelle Welt navigieren, um ein verborgenes Ziel zu finden. Die Wissenschaftler entwarfen eine Aufgabe, bei der ein Ziel, wie etwa ein leuchtender Kreis, kurz auf einem Bildschirm erschien und dann verschwand. Die Probanden mussten sich daran erinnern, wo es war, und einen Joystick steuern, um genau an dieser Stelle anzuhalten, während sie sich durch eine merkmalslose virtuelle Landschaft ohne Orientierungspunkte bewegten. Um erfolgreich zu sein, musste das Gehirn eine kontinuierliche, aktualisierte Schätzung des Zielortes aufrechterhalten. Die Forscher beobachteten genau, ob die Probanden ihre Augen nutzen würden, um dieses Gedächtnis zu unterstützen. Sie fanden heraus, dass sowohl die Affen als auch die Computer-Agenten spontan begannen, das unsichtbare Ziel mit ihrem Blick zu verfolgen, wobei sie ihre Augen so bewegten, als wäre das Ziel noch immer da, obwohl sie dafür keine Belohnung erhielten. Dieses Verhalten war nicht zufällig; die Richtung ihres Blicks entsprach eng ihrer internen Schätzung, wo sich das Ziel befand, was darauf hindeutet, dass die Augen als physische Erweiterung des Gedächtnisses fungierten.
Die Forscher fragten sich dann, was dieses Verhalten antrieb. Sie vermuteten, dass das Gehirn sich erst dann an den Körper wendet, wenn sein internes Gedächtnis kämpft oder unzuverlässig ist. Um dies zu testen, erschufen sie künstliche Agenten mit unterschiedlichen Kapazitäten des internen Gedächtnisses. Einige Agenten verfügten über ein starkes, klares internes Gedächtnis, während anderen ein „verrauschtes“ oder unzuverlässiges Gedächtnis gegeben wurde, was es schwieriger machte, den Standort des Ziels im Geist zu behalten. Die Ergebnisse waren bemerkenswert: Die Agenten mit perfektem internem Gedächtnis bewegten ihre Augen kaum, um das Ziel zu verfolgen. Doch als das interne Gedächtnis fehlerhafter wurde, verließen sich die Agenten zunehmend auf ihre Augen und nutzten Augenbewegungen, um die Schwäche in ihrer internen Verarbeitung zu kompensieren. Wenn die Forscher diese Agenten dazu zwangen, die Augen still zu halten, sank ihre Navigationsleistung signifikant, was bewies, dass die Augenbewegungen echte computergestützte Arbeit leisteten. Dies deutet darauf hin, dass das System nicht starr ist; stattdessen verteilt es die Aufgabe des Erinnerns dynamisch zwischen dem Gehirn und dem Körper, basierend darauf, welche Ressource in diesem Moment zuverlässiger ist.
Um zu sehen, ob dieses Prinzip auf reale Gehirne anwendbar ist, untersuchte das Team Aufzeichnungen aus dem Parietalkortex von Makaken, einem Hirnareal, das für die Verarbeitung räumlicher Informationen bekannt ist. Sie analysierten, wie die Neuronen den Standort des verborgenen Ziels repräsentierten. Sie fanden heraus, dass die Strategie des Gehirns den Vorhersagen aus den Computermodellen entsprach. Wenn die Geometrie der Aufgabe es erleichterte, das Ziel horizontal mit den Augen zu verfolgen, verließ sich das Gehirn verstärkt auf die Augen, und die Neuronen zeigten eine schwächere, unabhängige Repräsentation des Ziels. Im Gegensatz dazu, bei der vertikalen Verfolgung, bei der die Augen weniger präzise waren, verließ sich das Gehirn stärker auf seine internen neuronalen Zustände. Dies zeigt, dass das Gehirn Informationen nicht einfach an einem Ort speichert, sondern das Gedächtnis über interne neuronale Zustände und externe körperliche Zustände verteilt und ständig die Last ausbalanciert, um das genaueste Ergebnis zu erzielen.
Die Studie offenbart eine fundamentale Regel der Intelligenz: Das Gedächtnis ist nicht auf das Gehirn beschränkt, sondern verteilt sich auf die verfügbaren und vertrauenswürdigsten Ressourcen. Ob es ein Primat ist, der durch einen virtuellen Wald navigiert, oder ein Computerprogramm, das lernt sich zu bewegen – das System entscheidet automatisch, wo Informationen zu speichern sind, basierend auf der Zuverlässigkeit. Wenn das interne Gedächtnis wackelig ist, lagert das System die Aufgabe an den Körper aus. Wenn der Körper unzuverlässig ist, verlässt sich das System stärker auf das Gehirn. Dieser Befund stellt die traditionelle Sichtweise infrage, die Geist und Körper voneinander trennt, und zeigt stattdessen, dass intelligentes Verhalten aus einer flexiblen Partnerschaft zwischen den beiden hervorgeht, in der der Körper nicht nur ein Ausgabegerät ist, sondern eine aktive, wesentliche Komponente des Gedächtnisses des Geistes.
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