您的大脑是一台始终活跃的预测机器

我们的大脑是一台始终活跃的预测机器
我们的大脑是一台始终活跃的预测机。图片来源:AI生成的插图,通过:Dall-E,Openai-Micha Heilbron

这与我们大脑如何工作的最新理论一致:这是一台预测机,它不断将我们拾取的感官信息(例如图像,声音和语言)与内部预测进行比较。首席作者Micha Heilbron说:“这种理论观念在神经科学中非常受欢迎,但现有的证据通常是间接的,并且仅限于人为的情况。”“我真的很想准确地理解它如何工作并在不同情况下进行测试。”

海尔布隆透露,对这种现象的大脑研究通常是在人工环境中进行的。为了唤起预测,要求参与者凝视单个动物点的模式半小时,或者在声音中听简单的模式,例如``哔哔哔哔哔哔哔哔哔哔哔哔哔哔哔哔哔哔声''(Beep Boop)。

“对这种研究实际上确实表明,我们的大脑可以做出预测,但这并不总是在日常生活的复杂性中发生。我们正在尝试将其从实验室中脱颖而出。我们正在研究相同类型的类型现象,大脑如何处理意想不到的信息,但在自然情况下,这些信息的预测程度要低得多。”

海明威和福尔摩斯

研究人员分析了海明威或夏洛克·福尔摩斯听故事的人们的大脑活动。同时,他们使用计算机模型(所谓的深神经网络)分析了书籍的文本。这样,他们能够计算每个单词的不可预测性。

对于每个单词或声音,大脑都会对统计学上的详细期望,事实证明对不可预测性的程度极为敏感:每当单词在上下文中出乎意料时,大脑响应就会更强。“就本身而言,这并不奇怪:毕竟,每个人都知道您有时可以预测即将到来的语言。例如,您的大脑有时会自动“填充空白”并在精神上完成别人的句子,例如,如果他们开始说话非常缓慢,口吃或无法想到一个词。但是我们在这里显示的是,这种情况不断发生。我们的大脑一直在猜测单词;预测机械总是打开。”

我们的大脑是一台始终活跃的预测机器
大脑对不同水平的语言意外性的反应,在听取有声读物期间记录。研究人员量化了大脑反应是如何通过句法类别(红色),含义(蓝色)和单个语音(绿色)的意外性调节的。这揭示了在脑电图(左列)和MEG实验(右列)中,在时空中揭示了可分离的大脑反应。这表明大脑自发地预测了即将到来的语言,以多个抽象级别的抽象级别预测。线表示随着时间的流逝,平均效果(系数);阴影区域表示自举标准误差(EEG)或绝对偏差(MEG)。突出显示星号的区域表明脑电图参与者中统计学上显着的簇的程度。学分:Micha Heilbron

不仅仅是软件

“实际上,我们的做一些可比的事情。语音识别者使用就像手机上的自动完整功能一样,也不断做出预测,并允许自己受到期望的指导。然而,我们观察到一个很大的差异:大脑不仅可以预测单词,而且可以在许多不同的层面上进行预测,从抽象含义和语法到特定的声音。”

有充分的理由引起持续的兴趣例如,谁想使用这种新见解来构建更好的语言和图像识别软件。但是,这些应用并不是海尔布隆的主要目的。“我真的很想了解我们的预测机械如何在基本层面上运作。我现在正在使用相同的研究设置,但是为了视觉和听觉感知,例如音乐。”

该研究发表在美国国家科学院论文集


进一步探索

句子在大脑中有自己的时间

更多信息:Micha Heilbron等人,自然语言理解中语言预测的层次结构,美国国家科学院论文集(2022)。doi:10.1073/pnas.2201968119
引用:您的大脑是一台始终活跃的预测机(2022年8月4日),于2022年8月4日从//www.pyrotek-europe.com/news/2022-08-brain-machine.html检索
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