Un nouveau modèle pour résoudre de nouveaux problèmes utilise une carte mentale – –

Les humains et les animaux ont une grande capacité à résoudre de nouveaux problèmes en généralisant à partir des connaissances existantes et en inférant de nouvelles solutions à partir de données limitées. C’est beaucoup plus difficile à réaliser avec l’intelligence artificielle.

Les animaux (y compris les humains) naviguent en créant une carte représentative du monde extérieur dans leur tête lorsqu’ils se déplacent. Une fois que nous savons que deux emplacements sont proches l’un de l’autre, nous pouvons en déduire qu’il existe un raccourci entre eux même si nous n’y sommes pas allés. Ces cartes utilisent un réseau de « cellules de grille » et de « cellules de lieu » dans certaines parties du cerveau.

Dans des travaux antérieurs, le professeur Erie Boorman, le chercheur postdoctoral Seongmin (Alex) Park, Douglas Miller et ses collègues ont montré que des volontaires humains pouvaient construire une carte cognitive similaire pour des informations abstraites. Les volontaires ont reçu des informations limitées sur les personnes dans un réseau social à deux dimensions, classées par compétence et popularité relatives. Les chercheurs ont découvert que les volontaires pouvaient reconstruire mentalement ce réseau, représenté sous forme de grille, sans voir l’original.

Le nouveau travail pousse la recherche plus loin en testant si les gens peuvent réellement utiliser une telle carte pour trouver les réponses à de nouveaux problèmes.

Entrepreneurs jumelés

Comme auparavant, les volontaires ont appris environ 16 personnes dont on leur avait dit qu’elles étaient des entrepreneurs, classées selon des axes de compétence et de popularité. Ils n’ont jamais vu la grille complète, seulement des comparaisons entre paires.

Ils ont ensuite été invités à sélectionner des partenaires commerciaux pour les entrepreneurs individuels qui maximiseraient le potentiel de croissance d’une entreprise qu’ils avaient créée ensemble. L’hypothèse était qu’un entrepreneur ayant un score élevé en compétence mais faible en popularité serait complété par un entrepreneur avec un score de popularité plus élevé.

“Par exemple, Mark Zuckerberg ferait-il mieux de collaborer avec Bill Gates ou Richard Branson ?” dit Boorman. (L’expérience réelle n’a pas utilisé de vraies personnes.)

Pendant que les volontaires effectuaient la tâche de décision, les chercheurs ont scanné leur cerveau avec une imagerie par résonance magnétique fonctionnelle, ou IRMf.

Si les volontaires utilisaient les cellules de la grille à l’intérieur de leur tête pour déduire la réponse, cela devrait être mesurable avec une approche d’analyse sur mesure appliquée au signal IRMf, a déclaré Boorman.

“Il s’avère que le système dans le cerveau montre que la signature de ces trajectoires est calculée à la volée”, a-t-il déclaré. “On dirait qu’ils tirent parti de la carte cognitive.”

Solutions informatiques à la volée

En d’autres termes, nous pouvons assimiler des informations vaguement connectées ou fragmentaires, les assembler dans une carte mentale et les utiliser pour déduire des solutions à de nouveaux problèmes.

Les scientifiques ont considéré que le cerveau prend des décisions en calculant la valeur de chaque choix dans une devise commune, ce qui permet de les comparer dans une seule dimension, a déclaré Park. Par exemple, les gens peuvent généralement choisir le vin A plutôt que le vin B en fonction du prix, mais nous savons que notre préférence peut être modifiée par la nourriture que vous associerez au vin.

“Notre étude suggère que le cerveau humain n’a pas de carte des vins avec des valeurs fixes, mais localise les vins dans un espace multidimensionnel abstrait, ce qui permet de calculer de nouvelles valeurs de décision de manière flexible en fonction de la demande actuelle”, a-t-il déclaré.

La carte cognitive permet un calcul à la volée avec des informations limitées, a déclaré Boorman.

“C’est utile lorsque les décisions sont nouvelles”, a-t-il déclaré. “C’est un cadre totalement nouveau pour comprendre la prise de décision.”

La carte de navigation chez les rongeurs est située dans le cortex entorhinal, une partie “précoce” du cerveau. La carte cognitive chez l’homme s’étend à d’autres parties du cerveau, y compris le cortex préfrontal et le cortex médial postérieur. Ces zones cérébrales font partie du réseau du mode par défaut, un vaste réseau cérébral « toujours actif » impliqué dans la mémoire autobiographique, l’imagination, la planification et la théorie de l’esprit.

Le travail a été soutenu par la National Science Foundation et les National Institutes of Health.