Os Princípios Biológicos Necessários para Desenvolver IA Consciente

Tabela de Links

Abstrato e 1. Introdução

1. Antecedentes e História
2. Roteiro para um Artefato Consciente
3. Gemas Ocultas
4. Considerações Finais, Agradecimentos e Referências

3 Roteiro para um Artefato Consciente

A Tabela 1 é reescrita a partir das minhas notas na Figura 1. Qualquer pessoa que teve a sorte de estar em uma reunião com Gerald Edelman saberia que os pensamentos bombardeavam os ouvintes em rápida sucessão. Ou, como ele diria, "beber de uma mangueira de incêndio". Sem notas ou outros estímulos escritos, Edelman disparou 10 etapas-chave em direção a um Artefato Consciente. Tentei o melhor que pude para acompanhar. As etapas foram apresentadas aproximadamente na ordem de como se procederia para construir um Artefato Consciente. As quatro primeiras etapas eram áreas nas quais a equipe havia feito algum progresso. As etapas restantes eram áreas que precisavam de mais investigação. Eu diria que, até o momento, nenhuma das etapas listadas foi adequadamente abordada. No entanto, o objetivo deste artigo não é revisar o estado atual da arte, mas sim descrever essas etapas da melhor forma possível.

\ 3.1 Arquitetura Reentrante

\ Um componente principal do Darwinismo Neural de Edelman e da Teoria da Seleção de Grupos Neuronais (TNGS) era a sinalização reentrante [1]. Reentrante, porque era diferente dos sinais de feedback. Grupos neuronais estavam ligados bidirecionalmente com conexões sinápticas. Diferentes grupos com características específicas podiam compartilhar informações com essas conexões. A plasticidade dependente da experiência selecionava associações entre esses grupos. Esses mapeamentos globais (veja a margem da Figura 1) acabaram dando origem a categorias perceptivas e planos de ação.

\ Os neurocientistas teóricos que trabalhavam no NSI haviam criado vários modelos para testar essas ideias, tanto em simulação quanto instanciados em plataformas robóticas físicas [2, 3]. Com esses modelos, eles foram capazes de mostrar mapeamento de características, ligação através de sincronia, recuperação de memória e outras propriedades cerebrais. Estes foram coloridamente denominados "noodling", como pode ser lido nas minhas notas.

\ 3.2 Sistema Tálamo-Cortical

\ Em uma série de livros, Edelman descreveu sua teoria da consciência, que era baseada no TNGS [4, 5]. Uma chave para esta teoria, como enumerado em algumas de suas publicações posteriores, era o conceito de um Núcleo Dinâmico [6]. O Núcleo Dinâmico era essencialmente a sinalização reentrante entre o tálamo e o neocórtex. A dinâmica do Núcleo Dinâmico era necessária para produzir pensamento consciente ou consciência de ordem superior.

\ Na época da reunião, pesquisadores do NSI estavam desenvolvendo modelos computacionais extremamente detalhados do tálamo e do neocórtex. Esses modelos mostravam ciclos de sono e vigília, bem como outros ritmos cerebrais observados durante o pensamento consciente [7, 8]. Em um desses modelos, Eugene Izhikevich e Gerald Edelman foram capazes de mostrar a formação de grupos neuronais devido à plasticidade e atividade neuronal dinâmica [9].

\ 3.3 Sistemas de Valor

\ Sistemas de valor são estruturas neurais necessárias para que um organismo modifique seu comportamento com base na saliência ou valor de uma pista ambiental. O sistema de valor em um dispositivo baseado no cérebro é análogo aos sistemas neuromoduladores, pois suas unidades mostram respostas fásicas quando ativadas e sua saída atua difusamente através de múltiplas vias para promover mudanças sinápticas.

\ Os sistemas de valor foram explorados pela primeira vez por Karl Friston em trabalho teórico conduzido no NSI quando o Instituto estava localizado no campus da Universidade Rockefeller em Nova York [10]. Cada Dispositivo Baseado no Cérebro estava equipado com um sistema de valor para moldar o comportamento e construir associações entre o valor previsto e o valor observado [11]. Edelman observou que o valor poderia sinalizar fome, medo e recompensa, entre outros sinais salientes para o agente comportamental.

\ 3.4 Fenótipo

\ No caso das plataformas robóticas criadas no NSI, o fenótipo consistia no design físico de um determinado dispositivo. Em particular, era a forma ou morfologia do robô, bem como o layout e o tipo de sensores a bordo. A série Darwin de autômatos tinha uma forma básica; notavelmente, todos eram robôs com rodas. Mas apesar de seu design externo relativamente simples, eles tinham uma ampla gama de sensores para audição, visão, paladar e tato. Versões posteriores dos autômatos Darwin incluíam rodas omnidirecionais, bem como braços e pernas articulados.

\ Curiosamente, Edelman observou que o fenótipo precisava ser compatível e necessariamente incluir propriocepção. A conformidade através de materiais macios e elasticidade é uma propriedade importante dos sistemas biológicos. A propriocepção, acreditava Edelman, levaria a uma noção de si mesmo e consciência corporal. Esses fenótipos não faziam parte do nosso design na época e precisavam ser investigados mais a fundo através da incorporação em plataformas robóticas adicionais. Também é notável o fato de que Edelman voltou à importância do toque no final da reunião. Veja a última linha da Figura 1 e Tabela 1, onde o citei dizendo "qualquer sensor servirá, mas precisa de feedback háptico."

\ 3.5 Controle Motor

\ A teoria da consciência de Edelman estava muito ligada ao comportamento e às ações pretendidas. Portanto, em sua mente (e presumivelmente daqueles que participaram da reunião), o controle motor era um passo importante para a criação de um Artefato Consciente. Em particular, Edelman mencionou cópia de eferência e sentido corporal. Após cada ação, uma cópia do comando motor é enviada de volta ao sistema nervoso. Isso é chamado de "cópia de eferência motora". O cérebro usa a cópia de eferência motora para verificar se a ação gerada produz os estímulos sensoriais esperados e a posição corporal esperada. Desta forma, o agente pode produzir um sentido corporal.

\ Também é notável que Edelman destacou os Gânglios da Base (BG nas minhas notas) como um aspecto importante do controle motor e característica anatômica funcional chave da consciência. Portanto, um passo fundamental para alcançar um artefato consciente é incorporar a função dos Gânglios da Base. Os Gânglios da Base selecionam ações e geram sequências motoras putativas. Nas minhas notas, escrevi "proto sintaxe". Edelman pensava que a seleção de ações e a sequência de ações era um primeiro passo em direção à linguagem. Ele era um forte defensor da ideia de que a linguagem estava enraizada na ação e no controle motor.

\ 3.6 Generalização na Aprendizagem e Memória

\ Por volta dessa época, pesquisadores do NSI estavam construindo modelos sofisticados do hipocampo e da memória de longo prazo [12, 13]. No entanto, esses modelos eram frágeis. Eles sofriam de uma incapacidade de transferir informações de uma tarefa para outra, bem como uma incapacidade de generalização. Acho interessante que, até hoje, a aprendizagem por transferência e a generalização continuam a limitar os sistemas de IA. Além disso, a capacidade de aprender ao longo de uma vida de experiência permanece além do alcance dos sistemas artificiais atuais.

\ 3.7 Comunicação

\ Criticamente importante para demonstrar um Artefato Consciente seria alguma forma de relatório preciso. Antes da linguagem, um relatório poderia ser realizado pela comunicação entre Dispositivos Baseados no Cérebro (BBD <–> BBD, na Figura 1). Ao relatar suas intenções e estado para outro agente, o agente está mostrando um grau de autoconsciência. Também é interessante especular que a consciência, em particular a autoconsciência (ou consciência de ordem superior), pode não ser observável em um único agente. Em vez disso, pode exigir interação social.

\ 3.8 Pensamento

\ Infelizmente, não tenho muito a acrescentar a esta etapa. Só posso supor que aqui, Edelman estava aludindo à simulação mental e imaginação. Esta é uma previsão da teoria do núcleo dinâmico, que foi brevemente descrita na seção Tálamo-Cortical e com mais detalhes nos escritos de Edelman.

\ 3.9 Linguagem

\ Novamente, o relatório é apresentado como um passo importante para a criação de um Artefato Consciente. No entanto, Edelman deixa claro que a linguagem é distintamente mais sofisticada do que a comunicação, como descrito na etapa de Comunicação. A linguagem é nuançada, impregnada como está de emoção, pensamento, intenção e ação. É seguro dizer que Edelman estava pensando que a linguagem, como instanciada em um Artefato Consciente, seria algo muito além do Processamento de Linguagem Natural ou simplesmente passar em um teste de Turing. Um relatório preciso via linguagem precisaria demonstrar que o agente tinha uma forma de consciência de ordem superior intimamente ligada ao sentido corporal e a um eu.

\ 3.10 Jardim de Infância

\ Semelhante à teoria de Turing e ao campo da robótica de desenvolvimento, Edelman propôs que para alcançar tudo o que foi mencionado acima, o Artefato Consciente precisaria ser submetido a uma espécie de currículo. Era demais carregar essas características na inicialização de uma determinada simulação. E mais importante, a consciência está ligada à experiência do indivíduo. É aqui que a aprendizagem e a memória da experiência se tornam criticamente importantes. Além disso, a comunicação e a linguagem são necessárias para interagir com um professor ou cuidador, sem mencionar, relatar as intenções e o estado de alguém.

\ 3.11 Outras Notas

\ No final da reunião, algumas questões pragmáticas foram levantadas. Um fator limitante na época era o poder computacional, que continua sendo uma restrição hoje. Não tenho certeza do que se entende por "neurônios mínimos necessários", que citei no meu caderno. Isso poderia ser considerado equivalente ao poder de computação. Ou poderia estar relacionado à esparsidade e energia. As restrições metabólicas impostas pela biologia era um tópico que Edelman frequentemente revisitava durante reuniões internas no NSI.

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:::info Autor:

Jeffrey L. Krichmar, Departamento de Ciências Cognitivas, Departamento de Ciência da Computação, Universidade da Califórnia, Irvine Irvine, CA 92697-5100 (jkrichma@uci.edu).

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:::info Este artigo está disponível no arxiv sob licença CC BY 4.0.

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