فهرست مطالب
در تحقیق جدیدی که توسط مؤسسۀ هوارد هیوز انجام شده است، مشخص شد که مغز حیوانات و انسانها برای رفع مشکلات با کمترین مصرف انرژی لزوماً از بهترین روشها استفاده نمیکند.
به گزارش تکناک، در این تحقیق آمده است که مغز اغلب از استراتژیهایی بهره میگیرد که «به اندازۀ کافی خوب» هستند و انرژی کمتری نسبت به روشهای بهینه مصرف میکند. این پژوهش نشان میدهد که چگونه رویکردهای متفاوت در حل مسائل میتوانند به اندازۀ روشهای ایده آل مؤثر باشند، بدون اینکه منابع زیادی صرف شوند.
زمانی که دانشمندان علوم اعصاب راهبردهایی را که حیوانات ممکن است برای تکمیل یک کار از آن استفاده کند، مانند یافتن غذا، شکار طعمه، یا پیمایش در پیچ و خم را در نظر میگیرد، اغلب استراتژیهایی را پیشنهاد میدهند که مؤثرترین راه را برای حیوان در رسیدن به هدف مشخص میکند.
امّا در دنیای واقعی، حیوانات و انسانها ممکن است همیشه از راههای بهینه استفاده نکنند. در مقابل، آنها از استراتژی بهره میگیرند که برای انجام کار به اندازۀ کافی خوب است، امّا منابع مغزی بسیار کمتری را مصرف میکند.
در تحقیقات جدید، دانشمندان تصمیم گرفتند تا راههای ممکنی که یک حیوان میتواند با موفقیت برای رفع مشکلات با کمترین مصرف انرژی، فراتر از بهترین استراتژی کار کند را درک نمایند.
این پژوهش نشان میدهد که راههای زیادی وجود دارد تا یک حیوان بتواند کار سادهای مانند جستوجوی غذا را انجام دهد. همچنین این پژوهش یک چارچوب نظری برای درک این استراتژیهای مختلف، شیوۀ ارتباط آنها با یکدیگر و نوع حل متفاوت یک مشکل ارائه میکند.
برخی از این گزینههای نه چندان عالی برای انجام یک کار، تقریباً به اندازۀ یک استراتژی بهینه عمل میکنند، امّا محققان متوجه شدند که تلاش بسیار کمتر، زمان حیوانات را برای استفاده از منابع گرانبها برای انجام چندین کار آزاد میکند.
تزوه سوانما که این تحقیق را رهبری میکرد، گفت: «به محض اینکه خود را از کامل بودن رها کنید، از راههای متعددی برای حل یک مشکل متعجب خواهید شد.»
این چارچوب جدید میتواند به محققان کمک کند تا این استراتژیهای «به اندازۀ کافی خوب» را بررسی کنند، از جمله اینکه چرا افراد مختلف ممکن است استراتژیهای مختلف را تطبیق دهند؟ چگونه این استراتژیها ممکن است با یکدیگر همکاری کنند؟ و اینکه استراتژیها در چه حد قابل تعمیم به وظایف دیگر هستند؟ این موضوع میتواند توضیح دهد که چگونه مغز رفتار را در دنیای واقعی امکانپذیر میکند.
01
از 01نگاهی فراتر از کمال
این تحقیق سه سال پیش شروع شد، زمانی که محققان شروع به تحقیق در مورد استراتژیهای مختلفی کردند که یک حیوان احتمال دارد از آنها برای انجام یک کار ساده امّا رایج استفاده کند و برای رفع مشکلات با کمترین مصرف انرژی بین دو گزینه انتخاب کند که در آن شانس دریافت پاداش در طول زمان تغییر میکرد.
محققان علاقهمند به بررسی گروهی از استراتژیها بودند که بین راهحلهای بهینه و کاملاً تصادفی قرار میگیرند، یعنی «برنامههای کوچک» که منابع محدودی دارند امّا همچنان کار را انجام میدهند. هر برنامه الگوریتم متفاوتی را برای هدایت اعمال حیوان بر اساس مشاهدات گذشته مشخص میکند و به آن اجازه میدهد تا به عنوان مدلی از رفتار حیوان باشد.
به نظر میرسد تعداد زیادی از این استراتژیها در حدود یک چهارم میلیون وجود دارد. برای درک این استراتژیها، محققان ابتدا به تعدادی از راهبردهای با عملکرد برتر نگاه کردند. با کمال تعجب، آنها متوجه شدند که با وجود استفاده از منابع کمتر، حیوانات همان کاری را انجام میدهند که با یک استراتژی بهینه اجرایی میشود.
محققان با این کشف، انگیزه گرفتند که به جستوجوی خود ادامه دهند. آنها یک حس قوی داشتند که باید برنامههایی وجود داشته باشد که خوب امّا متفاوت از استراتژی بهینه باشد و برای رفع مشکلات با کمترین مصرف انرژی کار کند. هنگامی که آنها فراتر از بهترین استراتژیها نگاه کردند، آنچه را که به دنبال آن بودند، یافتند. اینکه حدود 4000 استراتژی وجود دارد که در این دستۀ «به اندازۀ کافی خوب» قرار میگیرند.
سؤالی که برای محققان پیش آمد این بود که چگونه میتوانستند متوجه شوند که یک حیوان از کدام استراتژی استفاده میکند؟
این سؤال محققان را بر آن داشت تا به طور عمیق در رفتار برنامههای فردی فرو رفته و یک رویکرد سیستماتیک برای تفکر در مورد کل مجموعۀ استراتژیها ایجاد کنند. آنها ابتدا یک روش ریاضی برای توصیف روابط استراتژیها با یکدیگر از طریق شبکهای ایجاد کردند که برنامههای مختلف را به هم متصل میکرد. در مرحلۀ بعد، آنها به رفتار توصیف شده توسط استراتژیها نگاه و الگوریتمی ابداع کردند تا نشان دهد که چگونه یکی از این برنامههای «به اندازۀ کافی خوب» میتواند از دیگری تکامل یابد.
آنها به این نتیجه رسیدند که تغییرات کوچک در یک برنامۀ بهینه، میتواند باعث تغییرات بزرگ در رفتار شود و در عین حال عملکرد را حفظ کند. اگر برخی از این رفتارهای جدید در کارهای دیگر نیز مفید باشند، این موضوع نشان میدهد که همان برنامه میتواند به اندازۀ کافی برای حل طیفی از مشکلات مختلف خوب باشد.
این تحقیق جدید، چارچوبی را برای محققان فراهم میکند تا فراتر از برنامههای واحد و بهینه به رفتار حیوانات فکر کنند. اکنون، محققان بر بررسی میزان تعمیمپذیری برنامههای کوچک به سایر وظایف و طراحی آزمایشهای جدید برای تعیین اینکه یک حیوان ممکن است از کدام برنامه برای انجام یک کار در زمان واقعی استفاده کند، متمرکز شدهاند.
درک قوی از رفتار یک حیوان، یک پیشنیاز ضروری برای درک اینکه مغز چگونه انواع مختلف مشکلات را حل میکند، میباشد.
چالش کلیدی این است که حیوانات ممکن است از استراتژیهای بسیار متفاوتی با آنچه ما در ابتدا تصور میکردیم، استفاده کنند و این کار به محققان کمک خواهد کرد تا این فضای احتمالی را کشف نمایند.
