추론을 통한 학습 이해

추론을 통한 학습 이해
연구는 문제가 뇌에서 어떻게 매핑되는지 보여줍니다
날짜:
2022년 6월 16일
원천:
캘리포니아 대학교 - 데이비스
요약:
인간과 다른 동물 모두 우리가 직접 관찰할 수 없는 것을 알아내기 위해 필요한 정보를 사용하여 추론을 통한 학습을 ​​잘합니다. 새로운 연구는 우리의 두뇌가 인지 지도를 구성하여 이를 달성하는 방법을 보여줍니다.

인간과 다른 동물 모두 우리가 직접 관찰할 수 없는 것을 알아내기 위해 필요한 정보를 사용하여 추론을 통한 학습을 ​​잘합니다. 캘리포니아 대학교 데이비스에 있는 마음과 두뇌 센터의 새로운 연구는 우리의 두뇌가 인지 지도를 구성하여 이를 달성하는 방법을 보여줍니다.

논문의 수석 저자이자 UC 데이비스 심리학과 및 정신 및 뇌 센터 조교수인 Erie Boorman은 "이 연구는 연관성에 대한 점진적이고 경험적인 학습을 넘어 구조화된 환경에서 학습을 위한 새로운 프레임워크를 제안합니다."라고 말했습니다.

구조화된 환경에서 개별 요소는 실제 세계에서와 같이 서로 체계적으로 관련됩니다. 연구의 통찰력은 추론을 통한 가속화된 학습을 위한 인지 지도의 사용을 촉진하는 교육 전략을 개선하고 잠재적으로 인공 지능에서 기계 학습의 학습 전이를 촉진하는 접근 방식을 개선하는 데 활용될 수 있다고 Boorman은 말했습니다.

추론 대 연관에 의한 학습

학습에 대한 대부분의 연구는 동물이 시행 착오를 통해 한 가지를 다른 것과 연관시키는 방법을 배우는 연상에 의한 학습에 초점을 맞추었습니다. 예상했던 것과 실제로 일어난 것의 차이는 그러한 경우 학습을 유도합니다.

이러한 연관성 뒤에 숨겨진 구조가 있는 경우 직접 관찰을 사용하여 간접적이고 보이지 않는 결과를 추론하고 직접적인 연관성의 사슬보다 앞서 나갈 수 있습니다.

예를 들어, 제철 음식의 품질이 날씨의 변화에 ​​의해 좌우된다는 사실을 알면 같은 계절에 어떤 음식이 익었는지에 따라 어떤 음식을 먹는 것이 가장 좋은지 추론할 수 있다고 Boorman은 말했습니다. 익은 사과를 관찰하면 배도 익어야 하지만 딸기는 익지 않아야 한다고 추론할 수 있습니다. 이러한 종류의 구조는 결정을 내릴 때 알아야 합니다.

또 다른 예는 Facebook 주가 하락이 기술 거품 때문일 수 있다고 추론하는 투자자로, Microsoft 주식도 곧 하락할 가능성이 있음을 시사합니다.

Boorman은 "이 숨겨진 관계를 알면 훨씬 더 빨리 배울 수 있습니다.

구조화된 시스템에서 학습 테스트

인간이 인지 지도를 사용하여 정보를 학습하는 방법을 조사하기 위해 대학원생 Phillip Witkowski, 프로젝트 과학자 박성민 및 Boorman이 작업을 만들었습니다. 일련의 시도에서 지원자들은 두 가지 다른 기프트 카드(예: Starbucks 또는 iTunes)로 이어지는 네 가지 추상적인 모양 중 두 가지 중에서 선택하도록 요청받았습니다. 자원 봉사자들은 두 가지 정보를 기반으로 선택을 했습니다. 각 모양이 특정 기프트 카드로 이어질 확률에 대한 추정치와 각 기프트 카드에 무작위로 할당된 지불금입니다.

모양은 두 쌍으로 나뉩니다. 각 쌍에서 모양이 특정 결과로 이어질 확률은 다른 모양의 역수였습니다. 예를 들어, 형태 A가 결과 1로 이어질 확률이 70%라면, 형태 B가 동일한 결과를 초래할 확률은 30%이며, 결과 2의 경우도 그 반대입니다. 따라서 피험자는 다음과 같은 정보를 얻을 수 있습니다. Facebook 주식의 Microsoft 주식과 같이 다른 하나의 추론에 의한 한 결과의 가능성. 도형의 쌍이 연결되지 않았기 때문에 피험자들은 A 또는 B를 선택한 결과에서 C 또는 D를 선택한 결과에 대해 아무것도 배울 수 없었습니다.

연구자들은 피험자들이 일련의 실험을 통해 진행 상황을 관찰함으로써 시스템에 대해 배운 방식을 따랐습니다. 결과를 분석한 후, 그들은 지원자들이 어떤 모양을 고를지 결정하기 위해 추론 학습을 사용하고 있음을 발견했습니다.

일부 자원 봉사자는 실험의 두 번째 부분에 다시 초대되어 기능적 자기 공명 영상으로 뇌 활동을 측정하는 동안 동일한 작업을 수행했습니다. 학습은 이전 지식과 새로 습득한 지식 사이에 차이가 있을 때 "신념 업데이트"라는 폭발적인 활동에 의해 뇌에 반영됩니다. 추론 학습과 관련된 활동은 전전두엽 피질과 신경 전달 물질 인 도파민이 방출되는 중뇌 영역에서 발견되었습니다.

동시에, 연구자들은 전전두엽 피질에서 A와 B의 연관성을 제어하는 ​​숨겨진(또는 잠재된) 확률의 표현을 발견했습니다.

fMRI 결과는 뇌가 서로 관련하여 다른 결과를 나타내는 것을 보여줍니다. 이 표현은 "아하" 순간을 허용합니다.

전통적인 사고는 직접적인 경험으로부터의 보상에 대한 점진적인 학습은 뇌에서 도파민의 방출에 의해 강화된다고 주장합니다. 새로운 연구는 또한 도파민을 암시하지만 추론 학습을 위한 것입니다.

Boorman은 "우리의 연구는 추론을 통해 신념을 업데이트하는 데 도파민 신호의 보다 일반적인 역할을 제안합니다."라고 말했습니다.