“Legos cognitivos” no cérebro: por que, ao aprender novas tarefas, ele ainda supera a inteligência artificial

Nos últimos anos, a inteligência artificial deu saltos impressionantes. Ainda assim, quando o assunto é aprender algo novo e aproveitar o que já sabe em outra tarefa, o cérebro humano continua levando vantagem sobre os computadores. Um novo estudo ajuda a explicar como isso acontece.

A pesquisa, liderada por uma equipe da Universidade de Princeton, não analisou pessoas diretamente. Em vez disso, os cientistas usaram um animal muito próximo de nós em termos de biologia e funcionamento cerebral: os macacos-rhesus (Macaca mulatta).

Esses macacos precisavam identificar formas e cores em uma tela e, em seguida, olhar para direções específicas para responder. Enquanto isso, os pesquisadores fizeram exames de imagem para observar padrões de sobreposição e áreas de atividade compartilhadas no cérebro dos animais.

Esses exames mostraram que o cérebro dos macacos usava diferentes blocos de neurônios - os “Legos cognitivos”, como os pesquisadores chamaram - em tarefas distintas. Blocos já existentes podiam ser reaproveitados e combinados em novas atividades, revelando uma flexibilidade neural com a qual até os melhores modelos de IA ainda não conseguem competir.

“Os modelos de IA mais avançados conseguem atingir desempenho humano, ou até acima do humano, em tarefas individuais”, diz o neurocientista Tim Buschman, da Universidade de Princeton. “Mas eles têm dificuldade para aprender e executar muitas tarefas diferentes.”

“Descobrimos que o cérebro é flexível porque consegue reutilizar componentes da cognição em várias tarefas. Ao encaixar esses ‘Legos cognitivos’, o cérebro consegue montar novas tarefas.”

Como dá para ver no vídeo abaixo, os animais precisavam distinguir formas e cores em três tarefas separadas, porém relacionadas, que exigiam aprendizado contínuo e a aplicação do que haviam aprendido de uma tarefa para a seguinte.

Os blocos de Lego cognitivo identificados pelos pesquisadores ficaram concentrados no córtex pré-frontal. Essa região está ligada às funções cognitivas mais complexas - resolver problemas, planejar, tomar decisões - e parece ter papel central na flexibilidade cognitiva.

Os pesquisadores também observaram que, quando certos blocos cognitivos não eram necessários, a atividade neles diminuía, o que sugere que o cérebro consegue “guardar” os Legos neurais que não precisa no momento para focar melhor na tarefa em andamento.

“Penso em um bloco cognitivo como uma função em um programa de computador”, diz Buschman.

“Um conjunto de neurônios pode discriminar cores, e sua saída pode ser mapeada para outra função que leva a uma ação. Essa organização permite que o cérebro execute uma tarefa ao realizar, em sequência, cada componente dela.”

Isso ajuda a explicar como macacos e, possivelmente, humanos conseguem se adaptar a desafios e tarefas que nunca viram antes, usando o conhecimento já disponível para lidar com situações novas - algo com que a inteligência artificial, na forma atual, ainda sofre.

Mais adiante, os pesquisadores afirmam que os resultados podem ajudar a treinar IAs para ficarem mais adaptáveis a tarefas novas. O estudo também pode ser útil no desenvolvimento de tratamentos para transtornos neurológicos e psiquiátricos em que as pessoas têm dificuldade para aplicar habilidades em contextos diferentes.

Por enquanto, esses “Legos cognitivos” mostram, em um nível fundamental, por que nossos cérebros são mais flexíveis e adaptáveis do que os modelos de IA, que apresentam o chamado esquecimento catastrófico: uma falha que faz redes neurais não conseguirem aprender tarefas em sequência sem esquecer como fazer a anterior.

Trocar de tarefa nem sempre é bom para o cérebro, mas levar o que sabemos de uma atividade para outra pode ser um atalho útil.

“Se, como sugerem nossos resultados, o cérebro consegue reutilizar representações e cálculos entre tarefas, então isso pode permitir uma adaptação rápida às mudanças no ambiente, seja aprendendo a representação adequada da tarefa por meio de feedback de recompensa, seja lembrando-a da memória de longo prazo”, concluem os pesquisadores.

A pesquisa foi publicada na Nature.