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A linguagem ajuda as redes artificiais a aprender

Pesquisadores de Bonn chegam ao fundo do aspecto social da comunicação para a atividade mental

A linguagem melhora o aprendizado em redes artificiais – Quando uma rede artificial se comunica com outra por meio de mensagens, a segunda “rede de alunos” pode aprender mais rápido.

Em todas as espécies, habilidades importantes de sobrevivência, como caçar presas, são passadas de pais para filhos por meio da comunicação. Pesquisadores do Hospital Universitário de Bonn (UKB) e da Universidade de Bonn conseguiram mostrar que a comunicação eficaz semelhante à linguagem é um processo bidirecional entre remetente e destinatário. Seus resultados foram publicados no periódico “Nature Communications”.

A comunicação — seja por meio de sons, cheiros ou movimentos — é crucial para a sobrevivência. Seu aspecto social é fundamental para a cognição, pois nossas descrições de tarefas no cérebro são moldadas não apenas por experiências sensoriais, mas também pelas informações comunicadas a nós. “Sabemos por nossas vidas cotidianas que a comunicação social melhora nossas habilidades de aprendizado no mundo real, o que é resumido pelo ditado 'ensinar é aprender pela segunda vez'”, diz Tatjana Tchumatchenko do Instituto de Epileptologia Experimental e Pesquisa Cognitiva do UKB e membro da Área de Pesquisa Transdisciplinar (TRA) “Modelagem” da Universidade de Bonn.

Em um novo estudo, os pesquisadores de Bonn usaram redes artificiais como agentes que assumiram os papéis de professores e alunos. A rede de professores aprendeu a resolver um labirinto e então guiou a rede de alunos pela tarefa transmitindo uma mensagem. Essa configuração permitiu que os pesquisadores investigassem como a comunicação semelhante à linguagem entre agentes artificiais melhora o aprendizado e o desempenho da tarefa.

O cérebro cria abstrações para o nosso mundo real

Os resultados mostraram que ambos os papéis podem desenvolver uma linguagem que permite ao aluno aprender com o professor. Curiosamente, essa linguagem foi influenciada tanto pela tarefa em questão quanto pelo desempenho do aluno. “O que descobrimos é consistente com o que se sabe sobre a formação da linguagem em animais”, diz Carlos Wert-Carvajal, coautor correspondente e aluno de doutorado na Universidade de Bonn no grupo de pesquisa de Tchumatchenko no UKB. Ele enfatiza que a maneira como nosso cérebro codifica nosso mundo não é determinada apenas por nossas próprias experiências, mas também cria abstrações que são compreensíveis para os outros: “Por exemplo, não dizemos 'fruta doce, crocante, redonda, vermelha ou verde', mas usamos a única palavra 'maçã'. Essa palavra existe porque nossa linguagem evoluiu para representar uma experiência compartilhada que fornece uma recompensa agradável.” Em outras palavras, toda linguagem deve descrever o mundo da forma mais eficiente possível.

Essa eficiência significava não apenas uma mensagem concisa, mas também uma que contivesse o máximo de informações possível. Uma boa linguagem tinha que combinar as descrições internas da tarefa do professor e do aluno e as características reais do mundo real. “Quando demos feedback sobre o quão bem o aluno realizou a tarefa, o professor mudou sua linguagem para transmitir informações mais úteis”, explica o primeiro autor Tobias Wieczorek, que até recentemente era aluno de mestrado na Universidade de Bonn no grupo Tchumatchenko na UKB. Esse processo mostra que a comunicação eficaz é um processo bidirecional. “Tanto o remetente quanto o destinatário precisam trabalhar juntos para garantir que as informações trocadas sejam claras, precisas e verdadeiramente úteis”, diz Tchumatchenko, que liderou o estudo.

A linguagem fecha o círculo na comunicação como experiência compartilhada

Notavelmente, ao “fechar o ciclo” – isto é, ao alimentar a linguagem do aprendiz de volta para si mesmo – os pesquisadores de Bonn foram capazes de permitir que os aprendizes ensinassem uns aos outros. Apesar da falta de habilidades explícitas de ensino, os agentes comunicaram efetivamente informações essenciais e demonstraram a robustez da linguagem desenvolvida. “Embora não soubessem como 'ensinar', eles ainda eram capazes de usar sua linguagem para transmitir informações importantes”, diz o coautor correspondente Dr. Maximilian Eggl, que até recentemente era um pós-doutorado na Universidade de Bonn no grupo de pesquisa de Tchumatchenko na UKB.

Esta pesquisa destaca o papel fundamental da comunicação semelhante à linguagem como uma experiência cognitiva compartilhada e demonstra sua importância crítica para o aprendizado e a generalização. Os resultados fornecem insights valiosos sobre o design de sistemas de comunicação biológicos e artificiais que otimizam o aprendizado e o desempenho de tarefas em diferentes ambientes.

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