Neue KI kann menschliche Entscheidungen besser vorhersagen als andere Modelle

Ein Forscherteam unter der Leitung von Marcel Binz vom Helmholtz-Zentrum für Künstliche Intelligenz (Helmholtz Center for Human-Centered AI) hat in der renommierten Fachzeitschrift Nature ein revolutionäres Modell namens Centaur vorgestellt – das erste universelle Computermodell der menschlichen Kognition, das menschliches Verhalten über ein breites Spektrum psychologischer Experimente hinweg vorhersagen und simulieren kann.

Grundlage des Modells: der riesige Datensatz Psych-101

Centaur basiert auf dem großen Sprachmodell Llama 3.1 70B, das speziell mit einem riesigen Datensatz namens Psych-101 trainiert wurde. Dieser einzigartige Datensatz stellt die bislang umfangreichste Sammlung von Daten zum menschlichen Verhalten dar und enthält mehr als 10 Millionen individuelle Entscheidungen von über 60.000 Teilnehmenden aus 160 verschiedenen Experimenten. Der Datensatz deckt ein breites Spektrum kognitiver Bereiche ab, darunter Entscheidungsfindung, Gedächtnis, bestärkendes Lernen, Multi-Armed-Bandits, Markov-Entscheidungsprozesse und viele weitere Bereiche der Psychologie. Dank dieser Komplexität kann Centaur die Vielfalt menschlichen Verhaltens in unterschiedlichsten Situationen erfassen.

Außergewöhnliche Fähigkeiten des Modells

Centaur weist mehrere bahnbrechende Fähigkeiten auf, die es von bisherigen kognitiven Modellen unterscheiden. Die Generalisierung zählt zu seinen größten Stärken – das Modell kann menschliches Verhalten nicht nur bei Aufgaben vorhersagen, mit denen es trainiert wurde, sondern auch bei völlig neuen Experimenten, veränderten Geschichten und sogar in gänzlich neuen Bereichen.

In rigorosen Tests übertraf Centaur traditionelle kognitive Modelle bei der Vorhersage der Antworten von Teilnehmenden, die nicht Teil seiner Trainingsdaten waren. Das Modell bewies eine bemerkenswerte Flexibilität – es kann sich an neue Kontexte anpassen, verschiedene Entscheidungsstrategien erkennen und sogar Reaktionszeiten mit hoher Genauigkeit vorhersagen.

Neuronale Übereinstimmung mit dem menschlichen Gehirn

Eine der faszinierendsten Entdeckungen ist, dass nach dem Fine-Tuning die internen Repräsentationen von Centaur der menschlichen Gehirnaktivität ähnlicher werden. Diese neuronale Übereinstimmung deutet darauf hin, dass das Modell einige grundlegende kognitive Mechanismen erfasst, die das menschliche Denken steuern.

Das von Marcel Binz geleitete Team wies in Zusammenarbeit mit weiteren Forschenden wie Elif Akata, Matthias Bethge, Peter Dayan und Eric Schulz nach, dass das Modell neuronale Aktivität in bestimmten Bereichen des Gehirns abbilden kann, insbesondere im motorischen Kortex, was mit seiner Fähigkeit zur Vorhersage von Entscheidungen zusammenhängt.

Praktische Anwendungen und Auswirkungen

Centaur öffnet die Tür zu einem virtuellen Labor für die Kognitionswissenschaft, in dem menschliches Verhalten für jedes in natürlicher Sprache beschriebene Experiment simuliert und vorhergesagt werden kann. Dieser Ansatz stellt einen grundlegenden Wandel gegenüber traditionellen Forschungsmethoden dar.

Die Theorieentwicklung ist eine weitere wichtige Anwendung – das Modell überbrückt die Kluft zwischen interpretierbaren kognitiven Theorien und prädiktiver Modellierung und hebt dabei Bereiche hervor, in denen klassische Theorien verbessert werden könnten.

Die klinische und medizinische Forschung bietet vielversprechende Perspektiven für die Analyse und Simulation von Entscheidungen in klinischen Kontexten, beispielsweise zum Verständnis kognitiver Muster bei Depressionen oder Angststörungen.

Methodik und Ergebnisse

Die Forschenden verwendeten eine ausgefeilte Methodik, die multidimensionale Skalierung zur Analyse der Repräsentationen von Experimenten umfasste. Die Tests wurden mit Teilnehmenden durchgeführt, die nicht Teil der Trainingsdaten waren, wodurch eine objektive Bewertung der Fähigkeiten des Modells gewährleistet wurde.

Centaur wurde mit verschiedenen Varianten von Llama-Modellen verglichen, die für andere Zwecke trainiert wurden, darunter Nemotron (für das Befolgen von Anweisungen trainiert), Hermes (für verschiedene Zwecke einschließlich agentischer Fähigkeiten trainiert) und Reflection (für logisches Schlussfolgern trainiert). Keine dieser Varianten konnte menschliches Verhalten besser erfassen als das Basismodell.

Die Zukunft universeller Kognition

Centaur ist wichtig für die Vereinheitlichung der Theorien menschlicher Kognition – ein langfristiges Ziel der Psychologie und Kognitionswissenschaft. Das Modell bietet eine skalierbare, einheitliche Schnittstelle zur Modellierung von Kognition über verschiedene psychologische Paradigmen hinweg.

Die Forschung deutet darauf hin, dass ein auf Basismodellen (Foundation Models) beruhender Ansatz die Art und Weise revolutionieren kann, wie wir den menschlichen Geist verstehen. Centaur sagt nicht nur Verhalten vorher, sondern bietet zugleich ein Instrument für wissenschaftliche Untersuchungen und eine Plattform für zukünftige Forschung und Anwendungen.

Diese bahnbrechende, in Nature veröffentlichte Forschung stellt eine faszinierende Verbindung von künstlicher Intelligenz und Kognitionswissenschaft dar, die unser Verständnis des menschlichen Denkens und Verhaltens grundlegend verändern könnte.