Humans sometimes show sudden improvements in task performance that have been linked to moments of insight. Such insight-related performance improvements appear special because they are preceded by an extended period of impasse, are unusually abrupt, and occur only in some, but not all, learners. Here, we ask whether insight-like behaviour also occurs in artificial neural networks trained with gradient descent algorithms. We compared learning dynamics in humans and regularised neural networks in a perceptual decision task that provided a hidden opportunity which allowed to solve the task more efficiently. We show that humans tend to discover this regularity through insight, rather than gradually. Notably, neural networks with regularised gate modulation closely mimicked behavioural characteristics of human insights, exhibiting delay of insight, suddenness and selective occurrence. Analyses of network learning dynamics revealed that insight-like behaviour crucially depended on noise added to gradient updates, and was preceded by ``silent knowledge'' that is initially suppressed by regularised (attentional) gating. This suggests that insights can arise naturally from gradual learning, where they reflect the combined influences of noise, attentional gating and regularisation.


翻译:人类有时会发现任务性能突如其来的改善与洞察时刻相关联。这种与洞察力相关的性能改进似乎特别,因为之前的僵局期较长,异常突然,并且只发生在某些学生,而不是所有学习者。在这里,我们询问在受过梯度下位算法培训的人工神经网络中是否也出现洞察力的行为。我们比较了人类的学习动态和正常的神经网络,在一种感知性的决定任务中提供了一种隐蔽的机会,使得能够更有效地解决任务。我们显示,人类往往通过洞察而不是逐渐地发现这种规律性。值得注意的是,神经网络与正常化的门面调节功能密切模仿了人类洞察力的行为特征,揭示了洞察力、突如其来和选择性的发生。对网络学习动态的分析显示,洞察力行为的关键取决于向梯度更新添加的噪音,而之前的“静态知识”最初是被正规化(有意)线索抑制的。这表明,逐渐的学习可以自然地产生这种洞察力,因为它们反映了噪音、注意和常规化的综合影响。

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