인간의 두뇌와 인공 신경망이 어떻게 지식을 조립하는지 탐구

2023년 6월 8일 특집

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작성자: Ingrid Fadelli, Medical Xpress

인간은 주변 세계를 탐색하고 새로운 것을 경험하면서 자연스럽게 자신이 직면한 것을 이해하기 시작하고 자신이 직면하는 사물, 사람, 장소 및 사건 사이에 정신적 연결을 형성합니다. 신경과학자들은 수십 년 동안 이러한 '지식의 정신적 집합체'를 뒷받침하는 신경 과정을 확인하려고 노력해 왔으며 그들의 연구에서 몇 가지 중요한 발견이 수집되었습니다.

최근 몇 년 동안 이 주제에 초점을 맞춘 연구는 다양한 작업을 수행하도록 훈련할 수 있는 뇌의 신경망 구조와 기능에서 영감을 받은 계산 도구인 인공 신경망(ANN)의 출현으로 인해 다소 강화되었습니다. 인간의 성공적인 지식 조립을 가능하게 하는 신경 프로세스에 대한 더 나은 이해를 얻으면 궁극적으로 ANN의 설계를 조정하고 이 기능의 이점을 누릴 수 있는 작업의 성능을 향상시키는 데 도움이 될 수 있습니다.

동시에 일부 연구자들은 인간 두뇌가 특정 작업을 처리하는 방식과 ANN의 기능을 뒷받침하는 프로세스를 비교하기 시작했습니다. 이러한 비교는 AI와 인간 두뇌 사이의 흥미로운 평행성을 밝힐 수 있으며, 이는 신경과학과 컴퓨터 과학 연구 모두에 도움이 될 수 있습니다.

옥스퍼드 대학교의 한 연구 그룹은 최근 인간 두뇌와 ANN 기반 계산 모델에 의한 지식의 집합을 구체적으로 탐구하는 흥미로운 연구를 수행했습니다. Neuron에 게재된 그들의 논문은 AI 도구에서 지식 집합을 향상시키는 데 도움이 될 수 있는 접근 방식을 식별하는 결과를 가져왔습니다.

스테파니 넬리(Stephanie Nellie), 루카스 브라운(Lukas Braun) 및 동료들은 논문에서 "소설 작품에서 줄거리가 뒤틀릴 때와 같이 새로운 정보가 밝혀지면 세상에 대한 인간의 이해가 급격히 바뀔 수 있습니다."라고 썼습니다. "이 유연한 '지식 집합'은 사물과 사건 간의 관계에 대한 신경 코드의 몇 번의 재구성을 필요로 합니다. 그러나 기존 계산 이론은 이것이 어떻게 발생할 수 있는지에 대해 대체로 침묵하고 있습니다."

인간의 두뇌가 지식을 어떻게 조립하는지 조사하기 위해 연구자들은 34명의 참가자를 대상으로 일련의 실험을 수행했습니다. 참가자들은 간단한 컴퓨터 작업을 완료하라는 요청을 받았으며, 이를 위해 화면에 표시되는 새로운 개체에 대한 결정을 내려야 했습니다.

참가자들이 이 작업을 완료하면서 기능적 자기공명영상(fMRI) 스캐너를 사용하여 뇌를 스캔했습니다. 이는 뇌 활동과 관련된 혈류의 작은 변화를 감지하는 영상 방법입니다.