Intelligent systems distribute memory across internal and embodied resources
本研究は、霊長類と人工エージェントの双方が、内部的な計算が制約されている際に隠れた目標に関する信念を維持するために眼球運動を利用することで、内部資源と身体化された資源の両方にメモリを分配していることを示しており、メモリの配分がこれらの資源の相対的な信頼性によって決定されるという収束的な原理を明らかにしている。
原論文は CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) でライセンスされています。 これは査読を受けていないプレプリントのAI生成解説です。医学的助言ではありません。この内容に基づいて健康上の判断をしないでください。 免責事項の全文を読む
知能とは、しばしば脳という灰白質の中で完全に行われる、静かな対話であるという、純粋に内部的な事柄として想像されがちである。私たちは、身体を精神のための乗り物、つまり神経回路から出される命令を単に実行するだけの四肢の集合体として考えがちである。しかし、心と体はそれほど簡単に切り離せるものではないとする考え方が、新たな分野として台頭している。「身体化された認知（embodied cognition）」として知られるこの視点は、私たちの身体的な行動や世界との相互作用は、単に思考の結果であるだけでなく、実は思考プロセスそのものの一部であると提唱している。数学の問題を解くために指を使って数える人が、手を使って精神的な作業を肩代わりさせるように、他の身体状態も、脳が記憶したり計算したりするのを助けるための道具として機能する可能性がある。科学者たちを長年悩ませてきた問いは、身体が助けになるかどうかだけでなく、脳がいかにして内部の記憶を使用し、いつ身体に重労働を任せるかをどのように決定しているのかということである。
カーネギーメロン大学とニューヨーク大学の研究者による新しい研究は、サルと人工知能エージェントの両方が、仮想世界をナビゲートして隠れた目標を見つける様子を観察することで、このトレードオフを探求している。科学者たちは、光る円のようなターゲットが画面上に一瞬現れては消えるというタスクを設定した。被験者は、ターゲットがどこにあったかを記憶し、ジョイスティックを操作して正確な場所に停止しなければならなかったが、その間、ガイドとなるランドマークのない、特徴のない仮想風景の中を移動していた。成功するためには、脳はターゲットの位置に関する継続的かつ更新される推定値を維持する必要があった。研究者たちは、被験者がその記憶を保持するために目を使うかどうかを注意深く観察した。その結果、サルとコンピュータエージェントの両方が、ターゲットがまだそこにあるかのように目を動かし、自発的に見えないターゲットを視線で追跡し始めたことが分かった。これを行うことに報酬は与えられていなかった。この行動はランダムなものではなく、彼らの視線の方向は目標がどこにあるかという内部の推定値と密接に一致しており、目は記憶の物理的な拡張として機能していたことを示唆していた。
研究者たちは、この行動の原動力は何であるかを検討した。彼らは、脳の内部メモリが苦戦している、あるいは信頼できない場合にのみ、身体に助けを求めるのではないかと推測した。これを検証するために、彼らは異なるレベルの内部メモリ容量を持つ人工エージェントを作成した。あるエージェントは強力で明確な内部メモリを持っていたが、別のエージェントには「ノイズ」の多い、あるいは信頼性の低いメモリが与えられ、ターゲットの位置を心の中に保持することがより困難になっていた。結果は驚くべきものだった。完璧な内部メモリを持つエージェントは、ターゲットを追跡するためにほとんど目を動かさなかった。しかし、内部メモリが不完全になるにつれて、エージェントはますます目に頼るようになり、視線の動きを利用して内部処理の弱さを補った。研究者がこれらのエージェントに目を動かさないよう強制すると、ナビゲーションのパフォーマンスは著しく低下し、目の動きが実際の計算的な仕事を行っていたことが証明された。これは、システムが固定されたものではなく、どのリソースがより信頼できるかに基づいて、記憶の役割を脳と身体の間で動的に割り当てていることを示唆している。
この原理が実際の脳にも当てはまるかどうかを確認するため、チームは空間情報を扱うことで知られるマカクザルの頭頂皮質からの記録を分析した。彼らは、ニューロンが隠れたターゲットの位置をどのように表現しているかを調べた。そして、脳の戦略がコンピュータモデルの予測と一致していることを見出した。タスクの幾何学的構造によって、ターゲットを水平方向に目で追うことが容易な場合、脳は情報の保持に目をより多く利用し、ニューロンによる独立した表現は弱くなっていた。逆に、目が精密に追跡できない垂直方向の追跡においては、脳は内部の神経状態により多く依存していた。これは、脳が単に情報を一箇所に保存しているのではなく、情報を内部の神経状態と外部の身体状態に分散させ、最も正確な結果を得るために常に負荷のバランスを取っていることを示している。
この研究は、知能の根本的なルールを明らかにしている。すなわち、記憶は脳の中に閉じ込められているのではなく、利用可能で最も信頼できるリソース全体に分散されているということである。仮想の森をナビゲートする霊長類であれ、移動することを学習するコンピュータプログラムであれ、システムは、どちらがより信頼できるかに基づいて、情報の保存場所を自動的に決定する。内部メモリが不安定であれば、システムはタスクを身体へと肩代わりさせる。身体が信頼できない場合は、システムは脳により多く依存する。この発見は、心と体を分離する従来の観点に挑戦し、知的な振る舞いは、身体が単なる出力装置ではなく、心にとって能動的で不可欠な構成要素であるという、脳と体の柔軟なパートナーシップから立ち上がるものであることを示している。
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