Intelligent systems distribute memory across internal and embodied resources
이 연구는 영장류와 인공 에이전트 모두가 내부 연산이 제한될 때 숨겨진 목표에 대한 신념을 유지하기 위해 안구 운동을 활용함으로써 내부 및 체화된 자원에 메모리를 분산시킨다는 점을 입증하며, 이는 메모리 할당이 이러한 자원들의 상대적 신뢰도에 의해 결정된다는 수렴적 원리를 드러낸다.
원본 논문은 CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) 라이선스로 제공됩니다. 이것은 동료 심사를 거치지 않은 프리프린트의 AI 생성 설명입니다. 의학적 조언이 아닙니다. 이 내용을 바탕으로 건강 관련 결정을 내리지 마세요. 전체 면책 조항 읽기
지능은 흔히 뇌의 회색질 내부에서만 일어나는 조용한 대화, 즉 순수하게 내부적인 일로 상상되곤 합니다. 우리는 몸을 마음을 위한 탈것, 즉 신경 회로가 내리는 명령을 단순히 수행하는 팔다리 세트로 생각하는 경학년이 있습니다. 그러나 성장하는 한 분야의 사고는 마음과 몸이 그렇게 쉽게 분리될 수 없음을 제안합니다. '체화된 인지(embodied cognition)'라고 알려진 이 관점은 우리의 신체적 행동과 세상과의 상호작용이 단지 사고의 결과일 뿐만 아니라, 사고 과정 그 자체의 일부라고 제안합니다. 마치 사람이 수학 문제를 풀기 위해 손가락을 사용하여 정신적 작업을 외부로 분산시키는 것처럼, 다른 신체적 상태들도 뇌가 기억하고 계산하는 것을 돕는 도구 역할을 할 수 있습니다. 과학자들을 오랫동안 괴롭혀온 질문은 단순히 몸이 도움을 주는지 여부가 아니라, 뇌가 언제 내부 기억을 사용하고 언제 무거운 짐을 짊어지기 위해 몸에 의지할지를 어떻게 결정하느냐 하는 것입니다.
카네기 멜론 대학교와 뉴욕 대학교 연구진의 새로운 연구는 원숭이와 인공지능 에이전트가 가상 세계를 항해하여 숨겨진 목표를 찾는 과정을 살펴봄으로써 이 절충 관계를 탐구합니다. 과학자들은 빛나는 원과 같은 표적이 화면에 잠시 나타났다가 사라지는 과제를 설정했습니다. 피험자들은 목표가 어디에 있었는지 기억해야 했으며, 목표 지점에 정확히 멈추기 위해 조이스틱을 조종해야 했습니다. 이 모든 과정은 안내할 랜드마크가 없는 특징 없는 가상 풍경 속에서 이루어졌습니다. 성공하기 위해서 뇌는 목표 위치에 대한 지속적이고 업데이트되는 추정치를 유지해야 했습니다. 연구진은 피험자들이 그 기억을 유지하기 위해 눈을 사용할 것인지를 주의 깊게 관찰했습니다. 그들은 원숭이와 컴퓨터 에이전트 모두가 보상을 받지 않음에도 불구하고, 마치 목표가 여전히 그곳에 있는 것처럼 눈을 움직여 보이지 않는 목표를 추적하기 시작한다는 것을 발견했습니다. 이 행동은 무작위가 아니었습니다. 그들의 시선 방향은 목표가 있을 것이라고 예상되는 내부 추정치와 밀접하게 일치했으며, 이는 눈이 기억의 물리적 확장으로서 기능하고 있음을 시사했습니다.
연구진은 이 행동을 유도하는 동력이 무엇인지 물었습니다. 그들은 뇌가 내부 기억이 힘들거나 신뢰할 수 없을 때만 도움을 받기 위해 몸을 찾을 것이라고 의심했습니다. 이를 테스트하기 위해, 그들은 서로 다른 수준의 내부 기억 용량을 가진 인공 에이전트들을 만들었습니다. 어떤 에이전트들은 강력하고 명확한 내부 기억을 가졌고, 다른 에이전트들은 '노이즈'가 섞이거나 신뢰할 수 없는 기억을 부여받아 목표 위치를 마음속에 유지하기 어렵게 만들었습니다. 결과는 놀라웠습니다. 완벽한 내부 기억을 가진 에이전트들은 목표를 추적하기 위해 눈을 거의 움직이지 않았습니다. 그러나 내부 기억이 결함이 생길수록, 에이전트들은 점점 더 눈에 의존하며 내부 처리의 약점을 보완하기 위해 안구 운동을 사용했습니다. 연구진이 이 에이전트들에게 눈을 가만히 유지하도록 강제했을 때, 항해 성능이 현저히 떨어졌으며, 이는 안구 운동이 실제적인 계산 작업을 수행하고 있었음을 증명했습니다. 이는 시스템이 고정되어 있지 않음을 시사합니다. 대신, 시스템은 어떤 자원이 더 신뢰할 수 있는지에 따라 기억의 업무를 뇌와 몸 사이에 동적으로 할당합니다.
이 원리가 실제 뇌에도 적용되는지 확인하기 위해, 연구팀은 공간 정보를 처리하는 것으로 알려진 뇌 영역인 마카크 원숭이의 두정엽 피질 기록을 조사했습니다. 그들은 뉴런이 숨겨진 목표의 위치를 어떻게 표현하는지 분석했습니다. 그들은 뇌의 전략이 컴퓨터 모델의 예측과 일치한다는 것을 발견했습니다. 과제의 기하학적 구조가 눈으로 목표를 수평으로 추적하기에 더 용이할 때, 뇌는 그 정보를 위해 눈에 더 많이 의존했으며, 뉴런은 목표에 대한 독립적인 표현을 더 약하게 보였습니다. 반대로, 눈으로 추적하기에 정밀도가 떨어지는 수직 추적의 경우, 뇌는 내부 신경 상태에 더 많이 의존했습니다. 이는 뇌가 단순히 정보를 한 곳에 저장하는 것이 아니라, 내부 신경 상태와 외부 신체 상태에 걸쳐 정보를 분산시키며, 가장 정확한 결과를 얻기 위해 끊임없이 부하를 조절한다는 것을 나타냅니다.
이 연구는 지능의 근본적인 규칙을 밝혀냅니다. 즉, 기억은 뇌에 국한되지 않고 사용 가능하며 가장 신뢰할 수 있는 모든 자원에 분산된다는 것입니다. 가상의 숲을 항해하는 영장류든, 움직임을 배우는 컴퓨터 프로그램이든, 시스템은 정보가 어디에 저장될지를 신뢰도에 따라 자동으로 결정합니다. 내부 기억이 불안정하면 시스템은 그 과업을 몸으로 넘깁니다. 몸이 신뢰할 수 없다면 시스템은 뇌에 더 의존합니다. 이러한 발견은 마음과 몸을 분리하는 전통적인 관점에 도전하며, 지능적 행동이 마음과 몸 사이의 유연한 파트너십으로부터 창발하며, 여기서 몸은 단순한 출력 장치가 아니라 마음의 기억을 구성하는 능동적이고 필수적인 요소임을 보여줍니다.
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