人工智能現在可以生成獲獎文章，並幫助醫生以令人印象深刻的準確性檢測疾病。但當談到真正的心理靈活性時，活體大腦仍然具有明顯的優勢。
人類能夠適應新的情況和信息。輕鬆學習不熟悉的計算機軟件嘗試新食譜或發現新遊戲規則對於普通人來說通常很快就會發生，而人工智能係統通常很難實時適應並“即時”高效學習。
普林斯頓大學的神經科學家在一項新研究中發現了造成這種差異的一個重要原因。人類大腦在許多不同的情況下一遍又一遍地重新應用相同的認知“塊”，將它們組合和重新組合以創建新的行為模式。
該研究的資深作者、普林斯頓神經科學研究所副所長蒂姆·布什曼博士說：“先進的人工智能模型可以在每項工作中達到人類的表現，甚至超越人類，但它們在學習和執行許多不同的任務方面遇到困難。” “我們發現大腦是靈活的，因為它可以在許多不同的任務中重複使用認知組件。大腦將能夠創建新的任務。”
該研究於 11 月 26 日發表在期刊上 自然–
要素：在新情況下重用技能。
如果有人已經知道如何定制自行車。學習修理摩托車可能感覺更簡單。從通過相關經驗獲得的簡單、熟悉的技能中創造新技能的能力稱為組合。
普林斯頓大學布施曼實驗室的博士後研究員、這項新研究的主要作者西娜·塔法佐利博士說：“如果你已經知道如何烤麵包，你就可以利用這種能力來烤蛋糕，而不必從頭開始學習如何烤蛋糕。” “你重新利用現有的技能，使用烤箱、測量原料、揉捏麵團，並將它們與麵團製作和糖霜等新技能相結合。創造出完全不同的東西。”
到目前為止，關於大腦如何支持這種靈活的組合思維的證據已經很清楚了。仍然存在局限性，有時甚至是衝突。
為了更清楚地看到圖片，塔法索利訓練兩隻雄性獼猴執行三項相關任務，同時記錄它們大腦的活動。
測試圖像分類任務的靈活性。
這些動物沒有執行烘烤或修理自行車等現實生活中的任務，而是被要求執行三項圖像分類任務。在屏幕上，他們看到了許多類似氣球的彩色斑點。他們的工作是確定每個斑點是否看起來更像兔子或字母“T”（形狀分類），或者看起來更像紅色或綠色。 （顏色分類）
挑戰比看起來更困難。不同的掉落遵循明顯的差異。有些圖像明顯看起來像兔子或者是鮮紅色的。而其他圖片則比較模糊，需要仔細判斷才能區分不同類型。
報告有關形狀或顏色的決定 每隻猴子通過看屏幕上的四個方向之一來表示其答案。例如，在任務的一個版本中，向左看意味著判斷斑點的動物是兔子。而向右看則是一個標誌，它看起來更像是一個“T”。
實驗的一個重要部分是每個任務都有自己的一套規則。但仍然與其他作品共享重要元素。
一項顏色和形狀任務要求動物朝同一方向看以表明它們的選擇。而這兩項著色任務都要求猴子以相同的方式對顏色進行分類。 （它更紅或更綠）但在發出顏色判斷信號時看向不同的方向。 （顏色分類）
這種設計使研究人員能夠了解大腦是否重複使用原始的神經模式或認知結構。每當任務共享某些功能時，
前額葉皮層是可重複使用的認知模塊的中心。
在檢查大腦活動模式後，塔法索利和布什曼發現前額葉皮層（大腦前部的區域）參與更高層次的思維和決策。有一種重複多次的活動模式。當神經元組共同努力實現共同目標（例如區分顏色）時，這些模式就會出現。
布希曼稱這些為模式。大腦的“認知樂高”是一組可以靈活組合以創造不同行為的組件。
“我認為感知塊就像計算機程序中的一個函數，”布什曼說。顏色輸出可以映射到驅動操作的其他功能。該組織允許大腦通過按順序執行工作的每個元素來工作。 ”
例如，對於一種顏色工作，大腦將確定圖像顏色的塊與控制特定方向上的眼球運動的另一個塊結合起來。這是當動物切換到另一項任務時，例如判斷形狀而不是顏色，同時仍然使用類似的眼球運動。大腦激活用於處理形狀的模塊以及用於眼睛運動的相同模塊。
這種塊共享主要出現在前額皮質中。並且在同一水平的大腦其他區域中沒有發現這些發現表明這種類型的組織可能是前額葉皮層的一個特徵。
打開和關閉塊以增加對比度
塔法索利和布什曼還指出，前額葉皮層似乎會在不需要時掩蓋某些感知。這應該有助於大腦在任何給定時間專注於最相關的任務。
“大腦控制感知的能力有限，”塔法索利說。 “你需要壓縮一些能力，這樣你就可以專注於當前重要的能力，例如專注於形狀分類。這會暫時降低你編碼顏色的能力。因為目標是區分形狀，而不是顏色。”
通過選擇啟用和暫停各種塊。大腦能夠避免超負荷，並能夠有效地專注於當前目標。
樂高積木、認知、人工智能和心理健康
這些對樂高積木的見解可能有助於解釋為什麼人們能夠如此迅速地接受新工作。大腦並不總是需要重新啟動。但它可以將現有的心理成分整合在一起並避免重複工作。這是當前人工智能係統所缺乏的策略。
“機器學習的一個關鍵問題是災難性干擾，”塔法佐利說。 “當機器或神經網絡學習新東西時，它們會忘記並覆蓋以前的記憶。如果神經網絡知道如何烤蛋糕但學會烤餅乾。它會忘記如何烤蛋糕。”
將元素整合到人工智能中最終可以使人工系統在學習方面更加接近人類。幫助他們獲得新技能。隨著時間的推移而不刪除舊技能
同樣的原則也適用於醫學。許多神經和精神疾病，包括精神分裂症、強迫症和某些形式的腦損傷，這可能使人們難以將現有技能應用於新情況。當大腦不再能夠順利整合其感知結構時，就會出現這些問題。
“想像一下能夠幫助人們重新獲得改變策略的能力。學習新的慣例。或適應變化，”塔法索利說。 “從長遠來看，了解大腦如何重用並將知識重新組合在一起將有助於我們設計治療方法來恢復這一過程。”
這項研究的資金由美國國立衛生研究院提供。 （R01MH129492、5T32MH065214）
