Research press release


Nature Human Behaviour

Artificial Intelligence: Making a computer think like a baby

物理世界の基本的で常識的なルールを人間の赤ちゃんと同じように学習することのできる人工知能システムについて報告する論文が、Nature Human Behaviour に掲載される。

とても幼い子どもであっても、「直感的な物理学(intuitive physics)」(世界がどのように動いているかという常識的なルール)は知っている。例えば生後5か月の赤ちゃんは、おもちゃが突然消えるといった、物理的にあり得ない事象を含む光景を見せられると驚く。機械学習アルゴリズムはさまざまな物体を認識する学習などの多くの課題に関して人間が持つ能力をはるかにしのいでいるが、直感的な物理学を学ぶことは、機械学習アルゴリズムにとって難しいことが分かっている。

Luis Pilotoたちは今回、直感的な物理学を学習できる深層学習システム「PLATO」を紹介している。PLATOは、赤ちゃんがどのようにして学ぶかという研究からヒントを得たシステムを備えている。特にPLATOは、物体が、我々を取り囲む物理的世界の表現や予測において中心的な役割を果たしているという理論を採用している。研究チームはPLATOを、地上に落下するボール、他の物体の背後を転がって再び現れるボール、ぶつかって跳ね返るボールといった、数多くの単純な光景が撮影された動画を見せることで訓練した。訓練の後、PLATOによる学習の成否を、ときにあり得ない光景を含む動画を見せることで検証した。その結果、PLATOは幼い子どもと同じように、互いにぶつかることなく通り抜ける2つの物体といった、理屈に合わない光景を見せられると、「驚き」を示した。こうした学習の効果は、わずか28時間分の動画をPLATOに見せることで確認された。


An artificial intelligence system that can learn the basic common sense rules of the physical world in a similar way to a baby is presented in a paper in Nature Human Behaviour.

Even very young children are aware of ‘intuitive physics’ — the common sense rules of how the world works. For example, babies as young as five months of age are surprised if they are shown a situation which involves a physically impossible event, such as a toy suddenly disappearing. However, learning intuitive physics has proven difficult for machine learning algorithms, even though these systems have shown super-human ability on many other tasks, such as learning to recognise different objects.

Luis Piloto and colleagues introduce a deep learning system — named PLATO — that can learn intuitive physics. PLATO includes systems inspired by research on how babies learn. In particular, PLATO adopts the thesis that objects play a central role in the representation and prediction of the physical world around us. The authors trained PLATO by showing it videos of many simple scenes, such as balls falling to the ground, balls rolling behind other objects and reappearing, and balls bouncing off each other. After training, PLATO was tested by showing it videos that sometimes contained impossible scenes. Just like a young child, PLATO showed ‘surprise’ when it was shown anything that did not make sense, such as objects moving through each other without interacting. These learning effects were seen after watching as little as 28 hours of videos.

The authors conclude that PLATO could offer a powerful tool for research into how humans learn intuitive physics and that it suggests the importance of object representations in our understanding of the world.

doi: 10.1038/s41562-022-01394-8


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