要約
計算、推論、プログラミングなどのタスクを含む論理数学記号 (LMS) を操作する能力は、おそらく人間に特有の認知スキルです。
人類の進化の歴史においてこの能力が比較的最近出現したことを考慮すると、LMS 処理は、おそらくニューロンのリサイクリングを通じて、より基本的な認知システムに基づいて構築されている可能性があることが示唆されています。
これまでの研究では、自然言語処理と空間認知という 2 つの主な候補が特定されています。
これらのドメイン間の既存の比較は主にタスク レベルの比較に依存していましたが、タスクの特異性によって混乱する可能性があります。
本研究では代わりに、自動化されたメタ分析と、推論、計算、メンタル プログラミングという 3 つの代表的な LMS タスクに基づく合成マップの両方を使用して、ドメイン レベルでの神経相関を比較しました。
私たちの結果は、言語処理とは対照的に、LMS 処理と空間認知の間にはより実質的な皮質の重複があることを明らかにしました。
さらに、空間処理と言語処理の両方によって活性化された領域では、LMS 処理の多変量活性化パターンは、言語処理よりも空間認知に対する多変量類似性が高くなりました。
階層的クラスタリング分析により、典型的な LMS タスクは神経レベルで空間認知タスクと区別できないことがさらに示され、これら 2 つの認知プロセス間に固有のつながりがあることが示唆されました。
まとめると、私たちの発見は、空間認知が LMS 処理の基礎である可能性が高いという仮説を裏付けるものであり、論理的推論における大規模な言語モデル、特に空間コンテンツを明示的に強調せずにテキスト データのみで訓練された言語モデルの限界に光を当てる可能性があります。
要約(オリジナル)
The ability to manipulate logical-mathematical symbols (LMS), encompassing tasks such as calculation, reasoning, and programming, is a cognitive skill arguably unique to humans. Considering the relatively recent emergence of this ability in human evolutionary history, it has been suggested that LMS processing may build upon more fundamental cognitive systems, possibly through neuronal recycling. Previous studies have pinpointed two primary candidates, natural language processing and spatial cognition. Existing comparisons between these domains largely relied on task-level comparison, which may be confounded by task idiosyncrasy. The present study instead compared the neural correlates at the domain level with both automated meta-analysis and synthesized maps based on three representative LMS tasks, reasoning, calculation, and mental programming. Our results revealed a more substantial cortical overlap between LMS processing and spatial cognition, in contrast to language processing. Furthermore, in regions activated by both spatial and language processing, the multivariate activation pattern for LMS processing exhibited greater multivariate similarity to spatial cognition than to language processing. A hierarchical clustering analysis further indicated that typical LMS tasks were indistinguishable from spatial cognition tasks at the neural level, suggesting an inherent connection between these two cognitive processes. Taken together, our findings support the hypothesis that spatial cognition is likely the basis of LMS processing, which may shed light on the limitations of large language models in logical reasoning, particularly those trained exclusively on textual data without explicit emphasis on spatial content.
arxiv情報
| 著者 | Yuannan Li,Shan Xu,Jia Liu |
| 発行日 | 2024-06-20 14:31:09+00:00 |
| arxivサイト | arxiv_id(pdf) |
提供元, 利用サービス
arxiv.jp, Google