A inteligência artificial está dominando as dimensões delirantes.
Tendo treinado uma pessoa artificial para contar histórias interessantes, os pesquisadores do Texas tentaram ir além e descobrir o mecanismo de origem da esquizofrenia, abrindo um novo capítulo na história da medicina - a "psiquiatria experimental virtual".
Futebol muito errado
Digamos que você tenha perdido um jogo de futebol importante, mas tem amigos que assistiram à partida e já fizeram fila para contar o andamento dos acontecimentos. Amigos são pessoas brilhantes e maravilhosas, todos com caráter próprio: um gosta de embelezar, o outro - de mentir, o terceiro - de focar nos detalhes, o quarto - de entrar na teoria, o quinto confunde a cronologia dos gols, mas se lembra de todos os pênaltis etc. é comparando as versões e filtrando os "ruídos", que acabará por conseguir ter uma ideia mais ou menos realista de como os acontecimentos se desenvolveram no campo.
Para algum pesar, você notou um amigo N na fila, cujas versões de jogos de futebol cada vez mais diferem das outras, e as informações úteis são cada vez menores. Uma vez que N passou um tempo absurdo descrevendo a forma das nuvens sobre o estádio, outra - ele estabeleceu uma correlação exata entre o número de gols e o número de holofotes inoperantes, ou até mesmo espantado, dizendo que ele mesmo estava na baliza, o Papa era o treinador dos adversários, o jogo era inútil, e agora ele foge com urgência para o zoológico para assistir à Copa UEFA entre os pinguins.
Por enquanto, tudo parecia excentricidade, até que você e seus amigos descobriram que N realmente começou uma briga no zoológico, depois perdeu o emprego, sua esposa o deixou e ele mesmo leva um estilo de vida cada vez mais alienado - ele ficou isolado, ficou triste, começou a colecionar pinguins de pelúcia, não atende ligações …
Em um esforço para ajudar N, mas desesperados para encontrar uma linguagem comum com ele, você e seus amigos recorrem a especialistas para descobrir algo como o seguinte.
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Por mais inofensivo que seja o espectro de estados esquizo-semelhantes que capturam a área de "norma", as manifestações desenvolvidas de fenômenos comportamentais que ocorrem no caso de N já estão relacionadas à área de disfunções patológicas, cujos portadores podem se tornar completamente incapacitados, tanto experimentando quanto causando sofrimento.
Quando questionados sobre se é possível devolver N de seus mundos ao clube de futebol de pessoas normais, os especialistas darão de ombros. Apesar de muitas teorias - desde exóticas (a consciência de um esquizofrênico se espalha incontrolavelmente por um grande número de histórias paralelas) até mais práticas (distúrbios geneticamente determinados na regulação da dopamina dos neurônios cerebrais), os mecanismos que produzem esse comportamento não são claros. Portanto, não há necessidade de contar com uma correção bem-sucedida: os sintomas esquizofrênicos podem ser interrompidos com medicamentos apropriados, mas, em primeiro lugar, não para sempre e, em segundo lugar, à custa de graves efeitos colaterais.
Em um momento de desânimo, quando ficou claro que o caso N é um grande problema científico não resolvido, uma ideia maravilhosa vem à mente brilhante de um de seus amigos - um especialista em inteligência artificial, redes neurais e sistemas de negociação automatizados.
Já que sistemas especialistas de autoaprendizagem que imitam o trabalho da rede neural do cérebro demonstram bons resultados no estudo do mercado e na previsão do preço das ações, por que não construir um contador de histórias de robôs - uma rede neural que pode lembrar e recontar corretamente, mas em suas próprias palavras, a história das partidas de futebol?
Além disso, tendo estudado os erros e desvios que N comete ao recontar correspondências, pode-se tentar simular desvios semelhantes no sistema nervoso do robô alterando as configurações paramétricas dos nós da rede neural.
Gradualmente, usando o método de seleção, será possível estabelecer qual dos conjuntos no conservatório neural N ao mencionar, digamos, a última vitória do Spartak, em vez do hino do clube prescrito, a marcha de Mendelssohn começa a tocar. Assim, ao apontar para os especialistas o que exatamente quebrou na cabeça de N e o que exatamente precisa ser corrigido ali, é possível aumentar as chances de seu retorno precoce ao rebanho de adeptos adequados.
DISCERN - neurocomputador "correto" e "esquizofrênico"
Este é o caminho percorrido por Yulai Greismann e Risto Mikkulainen, do Departamento de Ciência da Computação da Universidade do Texas (EUA), que lideraram um grupo misto de pesquisa para o estudo da esquizofrenia formado por especialistas em redes neurais artificiais e funcionários do Departamento de Psiquiatria da Universidade de Yale. Eles construíram uma rede neural artificial chamada DISCERN que pode memorizar e recontar histórias, treinou-a e, em seguida, executou várias neurodisfunções hipotéticas, presumivelmente responsáveis pelo desenvolvimento da esquizofrenia, comparando os efeitos produzidos com anormalidades reais observadas em um grupo de pacientes esquizofrênicos.
Os resultados do experimento foram publicados na revista Biological Psychiatry.
Ao contrário de um computador clássico que escreve histórias "como estão" em sua memória ou indexa seus elementos comuns separados (digamos, palavras ou mesmo letras) em um banco de dados infinitamente escalável, a rede neural DISCERN percebe, lembra e reproduz informações, guiada pelas relações "corretas" entre elementos separados e, assim, imitando o trabalho de conjuntos cerebrais reais.
Nossa escolha de palavras que sejam mais adequadas "no significado" em uma rede neural artificial corresponde à escolha de conexões estatisticamente mais prováveis entre os elementos da rede. Consertar as relações "corretas" é obtido "treinando" a rede neural.
Arquitetura de rede neural artificial DISCERN. A aprendizagem, a memorização e a reprodução de histórias ocorrem em uma cadeia de neuromódulos. No sentido anti-horário a partir da "entrada": analisador de frase, analisador de história, memória episódica, gerador de história, gerador de frase. Um bloco separado mostra um diagrama do gerador de histórico - perceptron multicamadas, inversamente relacionado à memória episódica. Os neuromódulos DISCERN comunicam-se uns com os outros através de uma representação distribuída do "significado" das palavras - padrões fixos de ativação neural: apenas aquelas conexões são ativadas que têm um fator de ponderação maior, ou significado "mais". Os coeficientes e padrões são fixados treinando a rede: no final, recebendo certos sinais na entrada, a rede deve aprender a produzir os sinais corretos na saída. Os sinais de "entrada" são as primeiras linhas das histórias memorizadas pela rede: a própria rede deve recontar o resto da história.
O coração da arquitetura DISCERN é o gerador de histórias. Após uma inspeção mais detalhada, revela-se um perceptron multicamadas clássico (veja a ilustração), familiar para nós desde os robôs suíços em evolução. No caso dos suíços, a tarefa do perceptron era perceber informações externas (a camada de "entrada" dos neurônios), estabelecer as conexões corretas (camada intermediária oculta - "encontrar o cubo") e produzir uma solução (os neurônios de "saída" - dirigir até o cubo e transportar).
No DISCERN, a informação do módulo de memória episódica é alimentada para os neurônios de “entrada”, e a camada de “saída” é conectada simultaneamente com a memória episódica e o “gerador de frases”. Ao longo de vários ciclos de treinamento, o perceptron suíço aprendeu a reconhecer e transportar cubos, no caso do DISCERN, para reproduzir “corretamente” as histórias que a rede neural lembrava.
Ao começar a treinar a rede com configurações iniciais aleatórias de conexões neurais, você pode obter diferentes tipos de contadores de histórias que contarão a mesma história de maneiras ligeiramente diferentes - assim como seus amigos recontam a mesma correspondência de maneira ligeiramente diferente.
Os texanos se limitaram a trinta configurações (embora possam haver quantas quiser), que chamaram de “instâncias” (na verdade, são personalidades-contadores de histórias virtuais).
Síndrome do cérebro com superaprendizagem - a principal causa dos delírios esquizofrênicos compulsivos?
Um total de trinta cópias de DISCERN aprenderam a operar com um vocabulário de 159 palavras, recontar 28 histórias que variam de três a sete frases simples cada, e distinguir histórias “ruins” de “boas”. As histórias foram divididas em autobiográficas “positivas” sobre o médico (exemplo: “Eu era médico / trabalhei em Nova York / adorei meu trabalho / fui um bom médico”) e “negativas” sobre um gangster (“Tony era um gangster / Tony trabalhou em Chicago / Tony odiava seu trabalho / Tony era um gangster ruim ).
No próximo estágio do experimento, um grupo de pacientes esquizofrênicos (37 pessoas) e um grupo controle de pessoas saudáveis (20 pessoas) foram selecionados. Todos foram solicitados a ouvir e memorizar três histórias simples e, em seguida, recontá-las - imediatamente, após 45 minutos e após uma semana.
Após a análise dos textos resultantes para os dois grupos, foram compilados perfis resumidos, registrando-se os desvios observados (substituição de faces, aberrações lexicais, mudanças de roteiro, etc.).
Finalmente, no último estágio do experimento, ao alterar os estados paramétricos de neuroblocos individuais em trinta contadores de histórias DISCERN virtuais, os mesmos desvios foram registrados como em perfis reais.
Um total de oito neurodisfunções hipotéticas foram testadas, presumivelmente responsáveis pelo desenvolvimento da esquizofrenia.
Estes são distúrbios associados à memória (quebras nas conexões neurais, ruído neuro cortical, supressão da resposta neurológica, hiperexcitação de neurônios), disfunções associativas (aberrações de conexões semânticas, hiperassociação, turvação e mistura de sinais semânticos) e disfunções de sinalização (resposta hiper-aumentada do cérebro a um erro de predição ou a chamada síndrome presumivelmente provocada por exposições aumentadas de dopamina).
Como se viu, apenas dois cenários provocaram transtornos nos narradores do DISCERN, semelhantes aos observados em esquizofrênicos na vida real.
Estas acabaram por ser disfunções de memória e "síndrome de hiperaprendizagem", quando o cérebro perde a capacidade de esquecer ou ignorar informações, mantendo assim uma proporção normal entre ruído e sinal.
Gráfico efetivo do experimento DISCERN: apenas dois cenários - disfunção da memória, ou Memória de trabalho, e superaprendizado (linhas superior e inferior) - conseguiu se ajustar aos perfis de desvios narrativos do grupo esquizofrênico (à esquerda). Ao ajustar aos perfis do grupo de controle saudável, não era mais necessário alterar as configurações paramétricas dos neuromódulos.
Tendo esquecido como “esquecer”, o cérebro perde a capacidade de distinguir informações significativas de um grande número de sinais excitantes e passa a estabelecer conexões que na realidade (pelo menos na realidade do nosso Universo) se revelam inoperantes (pinguins jogando futebol é um sinal recebido ao assistir O cartoon americano "Happy Feet", não ignorado pelo cérebro e amplificado), ou se afoga num mar de sinais, incapaz de organizá-los numa história coerente.
No caso dos contadores de histórias DISCERN, a síndrome de hiperaprendizagem (simulada pelo aumento do número de loops de feedback de aprendizagem com memória episódica) levou, por exemplo, ao fato de que robôs contadores de histórias começaram a misturar algumas histórias autobiográficas com outras, substituindo rostos (um bom médico revelou, por exemplo, um gangster malvado) e ações (em uma das histórias recontadas, um bom médico acusou-se de cometer um atentado terrorista, em outra chamou um gangster de seu chefe). Ou seja, eles produziram situações ilusórias específicas para a sintomatologia de delírios esquizo-semelhantes.
É claro que os resultados dos experimentos virtuais com uma rede neural artificial ainda não são a prova final da correção de uma ou outra hipótese que explica o desenvolvimento da esquizofrenia. No entanto, o próprio fato de que uma rede neural artificial operando em princípios semelhantes ao cérebro, em alguns casos demonstra comportamento semelhante ao de pacientes reais, abre perspectivas muito interessantes para a medicina, que recebeu uma nova ferramenta poderosa como a psiquiatria experimental virtual em suas mãos.
Tudo isso está bem, mas o paradoxo do experimento está no fato de que se o sistema nervoso dos robôs do futuro imita o humano (que é exatamente o que está acontecendo até agora), sujeitos estranhos também devem aparecer em seu clube de futebol, que percebem uma partida de futebol comum como uma excitante excursão a uma realidade paralela, da qual, infelizmente, ainda não há volta.
