Postrzeganie percepcji w ramach paradygmatu zamkniętej pętli
Badacze analizujący postrzeganie świata przez ludzi dzielą się na dwa obozy. W obozie percepcji otwartej pętli uważa się, że percepcja wynika z wewnętrznych reprezentacji wyzwalanych przez bodźce zewnętrzne. Drugi obóz zakłada obowiązywanie paradygmatu percepcji w pętli zamkniętej, który zakłada, że percepcja powstaje w wyniku ciągłej interakcji i konwergencji między mózgiem/ciałem a środowiskiem. Tylko jedna z tych opcji może być prawdziwa. Próby znalezienia odpowiedzi na to pytanie podjął się zespół finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu HOWPER. „Wyjaśniając, czy percepcja działa na podstawie pętli otwartej lub zamkniętej, staramy się dostarczyć kluczowych informacji umożliwiających projektowanie doświadczeń i interpretację danych empirycznych z zakresu neuronauki, psychologii i kognitywistyki”, wyjaśnia Ehud Ahissar(odnośnik otworzy się w nowym oknie), profesor nauk o mózgu w Instytucie Nauki im. Weizmanna(odnośnik otworzy się w nowym oknie), instytucji partnerskiej koordynującej projekt. Realizację projektu wsparła finansowo Europejska Rada ds. Badań Naukowych(odnośnik otworzy się w nowym oknie).
Potwierdzenie paradygmatu pętli zamkniętej
Łącząc teorię, doświadczenia oraz syntezę, a także prace naukowców zajmujących się neuronauką, kognitywistyką, robotyką i modelowaniem obliczeniowym, zespół chciał opracować jednolitą teorię pozwalającą na zrozumienie percepcji, zgodnej zarówno z danymi z obserwacji, jak i modelowanym zachowaniem. W ten sposób badacze odkryli, że percepcja ssaków działa jako proces realizowany w pętli zamkniętej, zgodnie z odpowiadającą mu teorią. Odkrycie zostało następnie empirycznie potwierdzone na podstawie ludzkiego zmysłu wzroku i dotyku, a także na podstawie zmysłu dotyku gryzoni, co oznacza możliwość odejścia od tradycyjnych modeli percepcji opartych na otwartej pętli. „Zapewniając silne empiryczne i teoretyczne poparcie dla paradygmatu pętli zamkniętej, zespół dokonał przełomu w zakresie neuronauki i kognitywistyki”, wyjaśnia Ahissar.
Uniwersalna zasada organizująca postrzeganie
Innym kluczowym rezultatem projektu było wprowadzenie koncepcji dualizmu mózg-mózg i mózg-świat. „Te nowatorskie ramy teoretyczne rozszerzają podejście percepcji opartej na zamkniętej pętli o szerszą teorię struktury poznawczej, rozróżniając i integrując społeczne i zmysłowe pętle percepcyjne”, zauważa Ahissar. Naukowcy odkryli również dowody potwierdzające, że mechanizmy pętli zamkniętej nie ograniczają się do przetwarzania korowego, ale są również wdrażane w obwodach czuciowo-ruchowych śródmózgowia, a także w najbardziej podstawowych obwodach czuciowo-ruchowych pnia mózgu. Odkrycia te sugerują, że teoria percepcji opartej na pętli zamkniętej może być uniwersalną zasadą organizującą percepcję ssaków.
Od percepcji do syntetycznych systemów
Chociaż odkrycia te stanowią przełom w zakresie rozumienia percepcji, projekt nie zakończył się na tym etapie. Badacze zastanawiali się także, w jaki sposób ich odkrycia mogą przyczynić się do projektowania sztucznych systemów zdolnych do naśladowania lub symulowania procesów percepcyjnych podobnych do ludzkich. Jeden z tych syntetycznych systemów poprawił dokładność percepcji dzięki aktywnym interakcjom, zapewniając dowód koncepcji zastosowania zasad percepcji opartej na pętli zamkniętej w sztucznej inteligencji i robotyce. Zdaniem Ahissara, ten kierunek prac może potencjalnie ulepszyć technologie wspomagające dla osób z zaburzeniami sensorycznymi. „Rozumiejąc, w jaki sposób percepcja może być aktywnie konstruowana lub uzupełniana, możemy opracować skuteczniejsze systemy umożliwiające przekazywanie brakujących informacji sensorycznych, zwiększając dostępność poprawiając jakość życia”, dodaje.
Jedna teoria poznania
Od doświadczalnego ustalenia sposobu działania percepcji ssaków, po opracowanie sztucznych perceptorów i sformułowanie jednolitej teorii poznania, projekt przyniósł szereg przełomów teoretycznych, jak i praktycznych. „Rozstrzygając długotrwałą debatę między modelami percepcji opartymi na pętlach otwartej i zamkniętej oraz kładąc podwaliny pod przełomowe rozwiązania, zespół projektu HOWPER rozwinął wiedzę naukową i otworzył nowe możliwości dla technologii wspomagających i inteligencji maszynowej”, podsumowuje Ahissar. Naukowcy pracują obecnie nad przełożeniem wielu wniosków z projektu na szereg rozwiązań obejmujących kilka dziedzin.