Раскрыта секретная схема, при помощи которой мозг решает сложные задачи

Человеческий мозг имеет определенные ограничения при решении задачИсточник: Freepik

В своем новом исследовании ученые продемонстрировали, как люди комбинируют два ключевых ментальных подхода — иерархическое и контрфактуальное мышление — при решении задач, требующих высокой когнитивной нагрузки. Это открытие не только позволяет нам лучше понять принципы работы человеческого мозга, но и может лечь в основу развития более реалистичных моделей искусственного интеллекта.

Иерархическое мышление — это способ восприятия мира, при котором человек видит его в виде системы с четкими уровнями власти, подчинения и контроля. Контрфактуальное мышление — это способность человека представлять альтернативные исходы уже произошедших событий, то есть, размышлять о том, что могло бы произойти, если бы обстоятельства были иными.

Участникам исследования предлагали предсказать путь шарика, который движется по лабиринту, состоящему из четырех ветвей. Сам шарик был скрыт от глаз, и наблюдатель мог опираться лишь на два звуковых сигнала, указывающих на его прохождение через определенные точки. По сути, задача требовала одновременного мысленного отслеживания четырех возможных траекторий, что превышает возможности человеческого восприятия. Именно это ограничение позволило ученым выяснить, как люди справляются с подобными задачами: оказалось, они не стремятся к идеальному решению, а выбирают рабочие компромиссы.

Для того, чтобы эфективнее справляться со сложными задачами, мозг комбинирует разные типы мышленияИсточник: Спорт-Экспресс

Как показал эксперимент, большинство участников сначала мысленно выбирали одно из направлений, которое шарик мог принять на первой развилке, и следили за этим вариантом. Если второй звуковой сигнал не соответствовал ожиданиям, некоторые пересматривали первоначальное решение —, но не все. Переключение между гипотетическими сценариями требует обращения к краткосрочной памяти, а ее надежность у разных людей варьирует. Таким образом, стратегия выбора зависела от индивидуальной уверенности в точности собственной памяти: если она высокая — участник, как правило, пересматривал гипотезу, если нет — продолжал придерживаться исходного варианта.

Для более глубокого анализа ученые разработали компьютерные модели, в которых учитывались индивидуальные особенности каждого участника: точность восприятия времени, качество кратковременной памяти, предпочтения в стратегиях. Эти модели показали, что реальные поведенческие шаблоны наиболее точно отражает комбинация иерархического и контрфактуального мышления. Люди не пытаются охватить весь массив информации сразу — они разбивают задачу на этапы и используют упрощенные правила, чтобы справиться с каждым из них.

Самый эффективный подход для человека — поэтапное решение задачиИсточник: Unsplash

Дополнительно команда провела обучение нейросетевой модели, способной точно выполнять задачу по отслеживанию движения шарика. Без ограничений искусственный интеллект показывал идеальный результат. Однако, когда ученые искусственно ввели в модель ограничения, имитирующие реальные когнитивные слабости человека — например, ограничение памяти или невозможность параллельной обработки нескольких вариантов — алгоритм начал использовать те же самые стратегии, что и реальные люди. Это подтвердило гипотезу, что человеческий мозг действует максимально рационально в рамках своих ограничений: он выбирает те ментальные пути, которые наиболее эффективны при заданных условиях.

Ранее ученые узнали, что у мозга есть индивидуальный ритм, и чем выше когнитивные способности человека, тем лучше он синхронизируется с этим ритмом.