Matematični model pojasnjuje, kako si ljudje zapomnijo zgodbe z uporabo strukture "naključnega drevesa"

Ljudje si lahko zapomnijo veliko različnih vrst informacij, vključno z dejstvi, datumi, dogodki in celo kompleksnimi pripovedmi. Razumevanje, kako se smiselne zgodbe shranjujejo v človeškem spominu, je ključno področje številnih raziskav kognitivne psihologije.

Znanstveniki na Inštitutu za napredne študije Univerze Emory in Weizmannovem inštitutu za znanost so nedavno poskušali modelirati, kako ljudje predstavljajo smiselne pripovedi in jih shranjujejo v spomin, z uporabo matematičnih objektov, znanih kot »naključna drevesa«. Njihov članek, objavljen v reviji Physical Review Letters, predstavlja nov konceptualni okvir za preučevanje procesov človeškega spomina, ki se opira na matematiko, računalništvo in fiziko.

»Naša študija je želela odgovoriti na pomembno potrebo: ustvariti matematično teorijo človeškega spomina za smiseln material, kot so pripovedi,« je dejala Misha Tsodyks, višja avtorica članka. »Na tem področju obstaja soglasje, da so pripovedi preveč kompleksne za izgradnjo takšne teorije, vendar verjamem, da smo pokazali drugače: kljub kompleksnosti obstajajo statistične zakonitosti v tem, kako si ljudje spominjajo zgodbe, ki jih je mogoče napovedati z nekaj preprostimi osnovnimi načeli.«

Za učinkovito modeliranje predstavitve pomembnih spominov z uporabo naključnih dreves so Tsodyks in sodelavci izvedli poskuse priklica zgodb z velikim številom udeležencev z uporabo spletnih platform Amazon in Prolific. V študiji so bile uporabljene pripovedi iz Labovega dela. Skupno je bilo 100 ljudi prosjenih, naj si prikličejo 11 zgodb različnih dolžin (od 20 do 200 stavkov), nato pa so znanstveniki analizirali prepise spomina, da bi preizkusili svojo teorijo.

»Izbrali smo zbirko ustnih zgodb, ki jih je v šestdesetih letih prejšnjega stoletja posnel priznani jezikoslovec W. Labov,« je pojasnil Tsodyks. »Hitro smo spoznali, da analiza takšne količine podatkov zahteva uporabo sodobnih orodij umetne inteligence v obliki nedavno razvitih velikih jezikovnih modelov (LLM).«

Ugotovili smo, da se ljudje ne spominjajo le posameznih dogodkov iz zgodb, temveč pogosto povzamejo precej velike dele pripovedi (npr. epizode) v enem samem stavku. To nas je pripeljalo do prepričanja, da je pripoved shranjena v spominu kot drevo, pri čemer vozlišča bližje korenu predstavljajo abstraktne povzetke večjih epizod.

Tsodyks in njegovi kolegi so postavili hipotezo, da se drevo, ki predstavlja pripoved, oblikuje v trenutku, ko človek prvič sliši ali prebere zgodbo in jo razume. Ker prejšnje raziskave kažejo, da različni ljudje iste zgodbe dojemajo različno, bodo imela drevesa, ki se oblikujejo, edinstvene strukture.

»Model smo oblikovali kot ansambel naključnih dreves določene strukture,« je dejal Tsodyks. »Lepota tega modela je v tem, da ga je mogoče matematično opisati in njegove napovedi neposredno preizkusiti s podatki, kar smo tudi storili. Glavna inovacija našega modela naključnega drevesa spomina in priklica je predpostavka, da je vse smiselno gradivo v spominu na splošno predstavljeno na enak način.«

Naše raziskave imajo lahko širše posledice za razumevanje človeških kognitivnih procesov, saj se zdi, da so pripovedi univerzalen način razmišljanja o najrazličnejših pojavih v našem individualnem življenju, pa tudi v družbenih in zgodovinskih procesih.

Nedavno delo ekipe poudarja potencial matematičnih in na umetni inteligenci temelječih pristopov za preučevanje, kako ljudje shranjujejo in predstavljajo pomembne informacije v svojih spominih. V prihodnjih študijah nameravata Tsodyks in njegovi kolegi oceniti, v kolikšni meri je mogoče njihovo teorijo in pristop modeliranja naključnih dreves uporabiti za druge vrste pripovedi, kot je fikcija.

»Ambicioznejša smer za prihodnje raziskave bi bila iskanje bolj neposrednih dokazov za drevesni model,« je dodal Tsodyks. »To bi zahtevalo razvoj eksperimentalnih protokolov, ki niso preprosto predvajanje. Druga zanimiva smer bi bila uporaba tehnik slikanja možganov pri ljudeh, ki se ukvarjajo z razumevanjem in predvajanjem pripovedi.«