AI leert natuurkundige concepten zoals een baby die de wereld ontdekt

Een nieuwe studie geïnspireerd door de theorie van ontwikkelingspsychologie leert kunstmatige intelligentie enkele basisfysica.

Uitgelicht in Nature, werd het onderzoek uitgevoerd door een team van onderzoekers van DeepMind. Ze hebben een programma gemaakt dat in staat is om eenvoudige fysieke regels te leren over het gedrag van dingen.

Leer “gezond verstand”

Hoewel AI de afgelopen jaren verbazingwekkende vooruitgang heeft geboekt, hebben meer geavanceerde systemen nog steeds last van “gezond verstand”. Gezond verstand dat voorspelling, redenering en actie leidt in alledaagse scenario’s. DeepMind-wetenschappers erkennen echter dat deze intuïtieve fysica ‘fundamenteel is voor belichaamde intelligentie’, omdat het ‘essentieel is voor alle praktische interacties’, schreven ze.

Om de test uit te voeren, liet het onderzoeksteam onder leiding van Louis Pilotto zich inspireren door de psychologie van de ontwikkeling van baby’s. Ontwikkelingspsychologen bestuderen hoe kinderen de beweging van objecten volgen door hun blik te volgen. Wanneer bijvoorbeeld een videoclip verschijnt waarin een bal plotseling verdwijnt, spreken jonge kinderen hun verbazing uit. Zo meten onderzoekers hun verbazing aan hoe lang ze in een bepaalde richting kijken.

Dat is precies wat het team van wetenschappers van DeepMind wilde ontdekken, door een AI genaamd “PLATO” te trainen met video’s van eenvoudige dingen, zoals rollende en botsende ballen.

Vijf belangrijke fysieke concepten

Om dit te doen, richtten ze hun aandacht op vijf fysieke concepten die als ‘centraal’ worden beschouwd in de literatuur over ontwikkelingspsychologie: continuïteit, objectbestendigheid, rigiditeit, constantheid en directionele traagheid. “Elke video met een schending van deze principes van de natuurkunde wordt gekoppeld aan een bijpassende video die een basislijn biedt die consistent is met de principes van de natuurkunde, en die precies dezelfde enkelbeeldstatistieken handhaaft voor alle video’s”, leggen de onderzoekers uit.

De dataset bevat ook een aparte set video’s die bedoeld zijn als trainingsgegevens.

Met behulp van dit proces wilden de onderzoekers een model bouwen dat in staat is om te leren wat zij ‘intuïtieve fysica’ noemen, zoals een baby die de wereld ontdekt. De onderzoekers zeggen dat de methode die wordt gebruikt om kennis van een fysiek concept te meten, het “verwachtingsschendingsmodel” wordt genoemd.

28 uur aan video’s

De onderzoekers observeerden de leereffecten na slechts 28 uur van de video’s. Duidelijke vooruitgang, zelfs als ze beseffen dat “het bereik van object- en gebeurtenistypen in onze dataset nog steeds smal is in vergelijking met die in de echte wereld”.

Door middel van een rimpeleffect stelden de onderzoekers ook vraagtekens bij de mogelijke effecten van hun werk op de ontwikkelingspsychologie zelf. “Dit onderwerp moet met enige voorzichtigheid worden benaderd, omdat het model dat we hebben gepresenteerd niet bedoeld is als een direct model voor het verwerven van fysieke concepten bij kinderen. We zijn echter van mening dat er veel inzichten zijn die nuttig kunnen zijn voor ontwikkelingswetenschappen. Ten eerste , ons modelleringswerk levert bewijs. On concept laat zien dat ten minste enkele van de centrale concepten van axiomatische fysica kunnen worden geleerd door middel van visueel leren.