Conduciendo por una carretera oscura por la noche, ves una forma al costado de la carretera. ¿Es un ciervo o un buzón? Tu cerebro está estructurado para tomar la mejor decisión posible dados sus recursos limitados, según una nueva investigación que une cognitivateoría de la ciencia y la información: la rama de las matemáticas que subyace a la tecnología moderna de las comunicaciones.
El hallazgo, que fue publicado en la revista ciencia , es una consecuencia de la investigación apoyada por la National Science Foundation para mejorar la pedagogía en los campos STEM, que a menudo dependen en gran medida de las habilidades perceptivas y la experiencia perceptiva, dijo Chris Sims, profesor asistente de ciencias cognitivas del Instituto Politécnico Rensselaer.
"Tomemos, por ejemplo, la geología, donde los estudiantes tienen que aprender a diferenciar entre rocas o formaciones geológicas que pueden tener una apariencia muy similar", dijo Sims. "La forma en que normalmente se hace es a través de la repetición: se observan muchas rocas hastase hunde. Pero comprender cómo funciona el cerebro puede ayudarnos a construir mejores ejercicios de entrenamiento en el aula que enseñen esas habilidades de manera más eficiente ".
Una ley canónica de la ciencia cognitiva, la Ley Universal de Generalización, presentada en un artículo de 1987 también publicado en Science, nos dice que su cerebro toma decisiones perceptivas basadas en cuán similar es el nuevo estímulo a la experiencia previa. Específicamente, elLa ley establece que la probabilidad de extender una experiencia pasada a un nuevo estímulo depende de la similitud entre las dos experiencias, con una disminución exponencial de la probabilidad a medida que disminuye la similitud. Este patrón empírico ha demostrado ser correcto en cientos de experimentos en especies como humanos, palomas,e incluso las abejas.
"Esta es una ecuación fundamental de naturaleza universal, y se sostiene muy bien", dijo Sims. "Pero aunque la ley describe el patrón empírico, no explica adecuadamente por qué este patrón debería aparecer en la naturaleza. Yeso es lo que me propuse hacer "
En su investigación, Sims recurrió a la teoría de la información, una rama de las matemáticas fundada en Bell Labs en la década de 1940 que permite predecir el mejor rendimiento posible de un sistema de comunicación dados los límites del sistema. Por ejemplo, la teoría de la información hacees posible predecir la mejor precisión de voz posible que un cable telefónico podría transmitir dado un nivel específico de ruido en la señal.
Sims, basándose en los paralelos evidentes entre cables telefónicos ruidosos y neuronas ruidosas, ha estado utilizando la teoría de la información para comprender los sistemas de comunicación biológica de percepción y memoria.
"La idea es que la percepción visual es un canal de comunicación: hay información en el mundo y necesitas transmitir esa información de tus ojos a tu cerebro", dijo Sims.
Así como hay límites en un sistema mecánico como una línea telefónica, hay límites en un sistema biológico, y Sims buscó en la teoría de la información para describir y predecir el rendimiento óptimo que podría lograrse desde el sistema visual humano.
Y eso condujo a una conexión fortuita entre la Ley Universal de Generalización estudiada durante mucho tiempo en la ciencia cognitiva y el marco matemático de la teoría de la información.
Cuando Sims describió el sistema visual utilizando el marco de la teoría de la información, descubrió que un aspecto bien conocido de la teoría de la información conocido como codificación eficiente predijo el mismo gradiente de generalización exponencial que el predicho por la Ley Universal de Generalización. Su trabajo conectó los puntosentre dos leyes fundamentales dentro de campos dispares, y sugiere que la evolución nos ha dado un sistema perceptivo que se acerca al óptimo predicho por las leyes matemáticas de la teoría de la información.
"Me propuse explicar por qué este patrón aparece en la naturaleza, y la respuesta según la teoría de la información es que la naturaleza nos ha dado sistemas perceptivos que son lo más eficientes posible, dadas las restricciones y los límites con los que tienen que trabajar. Es unexplicación simple de por qué este patrón existe en todas partes y es prometedor "
El hallazgo podría usarse para ayudar a desarrollar una medición más precisa de la experiencia y la progresión perceptivas, pero Sims dijo en el fondo que está contento de haber avanzado la ciencia fundamental.
"Estoy emocionado de que ahora tenemos leyes matemáticas que podemos usar para describir y comprender mejor el procesamiento de la información en el cerebro y la naturaleza de la inteligencia en general", dijo Sims.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Politécnico Rensselaer . Original escrito por Mary L. Martialay. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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