Ratos e IA Mostram Padrões Semelhantes na Aprendizagem Cooperativa
Crédito:Pixabay/CC0 Public Domain
Em meio a conflitos e divisões generalizados nas notícias, um estudo da UCLA revela paralelos impressionantes em como ratos e sistemas de IA aprendem a cooperar buscando objetivos comuns.
Os resultados, publicados na Science, mostram que tanto cérebros biológicos quanto redes neurais de IA chegaram, de forma independente, a estratégias e padrões neurais semelhantes ao trabalharem juntos — apontando para princípios universais de cooperação que vão além da divisão entre biologia e tecnologia.
O Papel Essencial da Cooperação na Sociedade e no Desenvolvimento da IA
A cooperação é um pilar da sociedade humana, crucial para tudo, desde a colaboração no local de trabalho até a diplomacia global. Obter insights sobre como a cooperação surge e persiste pode ajudar a lidar com conflitos sociais, informar tratamentos para transtornos de comportamento social e aprimorar o design de sistemas de IA cooperativos.
A cooperação é crucial para impulsionar o sucesso individual e garantir a sobrevivência do grupo, enquanto seu fracasso frequentemente resulta em conflitos sociais prejudiciais e instabilidade.
Com a crescente complexidade da inteligência artificial, pesquisadores descobriram que agentes biológicos e artificiais podem desenvolver estratégias comportamentais e padrões neurais comparáveis. Isso abre novas vias para investigar como a cooperação surge na IA e se segue dinâmicas neurais de organismos vivos.
Este estudo é a primeira comparação direta da aprendizagem cooperativa entre cérebros e IA, iluminando o comportamento social e orientando o desenvolvimento de sistemas mais colaborativos.
Tarefa comportamental inovadora conecta aprendizagem cooperativa entre camundongos e IA
Pesquisadores da UCLA criaram uma tarefa em que pares de camundongos sincronizavam ações em intervalos cada vez menores — até 0,75 s — para receber recompensas.
Para rastrear a atividade cerebral durante a tarefa, os cientistas usaram imagens avançadas de cálcio para monitorar neurônios individuais no córtex cingulado anterior (CCA).
Os pesquisadores então desenvolveram agentes de IA usando aprendizado por reforço multiagente e os treinaram em uma tarefa cooperativa semelhante em um ambiente virtual. Esse design paralelo permitiu uma comparação direta de como os sistemas biológicos e artificiais adquirem comportamento cooperativo.
Os camundongos aprenderam com sucesso a coordenar suas ações para ganhar recompensas compartilhadas. Eles adotaram três estratégias principais: mover-se em direção ao lado do parceiro na câmara, esperar pelo parceiro antes de cutucar o nariz e se envolver em interações sociais antes de tomar decisões. Esses comportamentos aumentaram significativamente com o treinamento, com os comportamentos de interação mais que dobrando à medida que os camundongos aprimoravam suas habilidades cooperativas.
Mecanismos Neurais de Cooperação em Camundongos e Agentes de IA
O estudo descobriu que os neurônios no córtex cingulado anterior (ACC) codificavam esses comportamentos cooperativos e processos de tomada de decisão. Camundongos que cooperaram de forma mais eficaz apresentaram representações neurais mais fortes das ações de seus parceiros. Ao inibir o ACC, o comportamento cooperativo caiu, confirmando seu papel crucial na coordenação conjunta.
Os agentes de IA desenvolveram estratégias notavelmente semelhantes às dos camundongos, como esperar pelo parceiro e coordenar ações com precisão. Em sistemas biológicos e artificiais, redes formaram grupos que ampliaram a resposta a sinais cooperativos, valorizando cada vez mais as informações do parceiro.
Ao desligar neurônios de cooperação nos modelos de IA, o desempenho caiu, mostrando que circuitos especializados são vitais para a cooperação em sistemas biológicos e artificiais.
No futuro, a equipe de pesquisa pretende explorar se mecanismos neurais semelhantes existem em outras regiões do cérebro envolvidas no comportamento social. Eles também planejam investigar como a compreensão desses princípios fundamentais da cooperação pode aprofundar nossa compreensão mais ampla de como os comportamentos sociais surgem e operam.
Construindo uma Ponte entre Biologia e IA: Princípios Compartilhados de Cooperação
Semelhanças entre sistemas biológicos e artificiais sugerem que estudos de cooperação animal podem guiar IA mais colaborativa, enquanto modelos de IA permitem testar teorias cerebrais difíceis de investigar em animais vivos.
“Vimos semelhanças notáveis em como camundongos e agentes de IA aprendem a cooperar”, disse Weizhe Hong, autor sênior do estudo.
“Ambos os sistemas desenvolveram estratégias e padrões neurais semelhantes, sugerindo princípios comuns de cooperação entre inteligências biológica e artificial.”
Esta pesquisa faz parte de uma investigação mais ampla de Hong sobre comportamento pró-social em sistemas biológicos e artificiais. Seu estudo recente, publicado na Nature, demonstrou que camundongos e IA desenvolvem “espaços neurais compartilhados” notavelmente semelhantes durante interações sociais.
Com os estudos de 2024 (Nature) e 2025 (Science), essas descobertas detalham os mecanismos neurais do comportamento pró-social.
“Compreender a natureza da cooperação é essencial para enfrentar muitos dos maiores desafios da sociedade”, disse Hong. “Estudar como cérebros e IA aprendem a colaborar revela bases do comportamento social humano e impulsiona uma IA mais cooperativa.”
Leia o artigo original em: Tech Xplore
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