Učení není jednosměrka

Zapamatovat si nové telefonní číslo, naučit se cizí slovo nebo se vyhnout pálivé omáčce podruhé – mozek se při tom všem učí. Až dosud vědci předpokládali, že k tomu využívá univerzální mechanismus známý jako Hebbovo pravidlo: když se dva neurony aktivují současně, jejich propojení se posiluje. Jenže výzkum ze Stanfordovy univerzity přichází s jiným příběhem.

Pomocí špičkových biosenzorů, které umožňují sledovat změny v mozku živých myší v reálném čase, vědci pozorovali, jak se mozek přizpůsobuje novým úkolům. Výsledek? Ne všechny synapse se chovají podle Hebba. Některé mění svou sílu bez zjevné souvislosti s aktivací sousedních neuronů – jako by si každý kousek mozku volil svou vlastní strategii.

Neuron se učí po svém

To nejzajímavější odhalily jednotlivé větve neuronů. I v rámci jednoho jediného neuronu se různé části učily jinak – současně, ale nesynchronizovaně. Některé podle očekávaného vzorce, jiné zcela odlišně. Výzkumníci tak potvrdili existenci paralelních učebních procesů v jednom a tomtéž mozku.

Tento jev vědci označují jako ne-Hebbiánské učení. V jeho rámci dochází ke změnám v synapsích bez nutnosti souběžného signálu mezi neurony. Naopak, klíčovou roli tu hrají tzv. neuromodulátory – například dopamin nebo serotonin. Tyto látky působí jako poslíčci, kteří vyhodnocují, kdy má smysl určitou informaci uchovat, a kdy ne.

Naděje pro léčbu deprese i chytřejší algoritmy

Tento nový pohled na mozek není jen akademická kuriozita. Zásadně mění i přístup k léčbě psychických poruch, jako je deprese. Ta je často spojena s oslabením neuronových spojení v mozku. Pokud pochopíme, jak mozek flexibilně přizpůsobuje své synapse, můžeme vyvíjet přesnější a individuálně cílené terapie.

Ale dopad je i širší. Vývojáři umělé inteligence už desítky let napodobují mozek pomocí jednoduchých neuronových sítí, které se učí podle jediného pravidla. Nový výzkum ale ukazuje, že lidská inteligence nevzniká z jednoduchosti, ale z komplexity a přizpůsobivosti. Pokud se tyto principy podaří přenést do strojového učení, čeká nás nová generace inteligentních a adaptivních algoritmů.

Co si z toho odnést?

Mozek není mechanický počítač. Je to živý, neustále se měnící systém, který se učí podle kontextu a potřeby. Místo jednoho jednoduchého algoritmu využívá celou paletu strategií. A právě v této pestrosti se možná skrývá tajemství skutečné inteligence – jak té lidské, tak té budoucí umělé.