探索可以帮助动物的大脑学习速度比人工智能

单位UCL本能探索性运行发现动物开展并不是随机的。这些有目的的行动让老鼠学习有效的世界地图。这项研究发表在神经元描述了神经科学家测试他们的假设,具体探索动物采取的行动,比如跳迅速向对象,是重要的在帮助他们学习如何驾驭环境。

蒂亚戈教授布兰科,组长在Sainsbury康中心伦敦大学学院和相应的作者,说:“有很多理论在心理学如何执行特定的动作促进学习。在这项研究中,我们测试了简单地观察障碍的环境是否足够了解他们,或者如果有目的,sensory-guided行动帮助动物建立一个认知的世界地图。”

在以往的研究中,伦敦大学学院的科学家们观察到的相关性如何动物学会绕一个障碍,他们跑到对象的次数。在这项研究中,菲利普·沙玛什(Sainsbury康中心伦敦大学学院),博士生论文的第一作者,进行实验测试阻止动物的影响进行探索性。通过表达光活性蛋白称为脑细胞在运动皮质的一部分,菲利普能够使用optogenetic工具来防止动物开始探索运行障碍。

研究小组发现,尽管老鼠花了很多时间观察和嗅探障碍,如果他们在跑向他们,阻止他们不学习。这说明,本能的探索性行为本身是帮助动物学习环境的地图。

探索大脑可能使用的算法学习,团队与塞巴斯蒂安·李,一个博士生在安德鲁·萨克斯博士的实验室在Sainsbury康中心在伦敦大学学院,运行不同的强化学习模型,人们开发了人工代理,并观察哪一个最接近繁殖鼠标行为。

有两种主要类型的强化学习模型:模范自由和基于模型。研究小组发现,在一些条件下小鼠行为模范自由的方式,但在其他情况下,他们似乎有一个世界的模型。所以研究人员实现一个代理,可以仲裁模范自由和基于模型之间的关系。这并不一定是老鼠的大脑是如何工作的,但它需要帮助他们理解学习算法来解释行为。

布兰科教授说:“人工智能的一个问题在于,代理需要大量的经验来学习一些东西。他们必须探索环境数千倍,而一个真正的动物可以学习的环境在不到十分钟。我们认为这是部分原因是,与人工代理、动物的探索并不是随机的,而是侧重于突出的对象。这种定向探索使得学习更有效率,所以他们需要更少的经验去学习。”

下一步的研究人员正在探索之间的联系的执行探索性行为和子目标的表示。团队正在进行录音在大脑中发现哪些方面参与代表子目标和如何探索性行为导致表征的形成。

参考:李沙玛什P, S,萨克斯,布兰科t .老鼠确定子目标位置通过点击驱动的映射过程。神经元。2023:S0896627323002301。doi:10.1016 / j.neuron.2023.03.034

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