Tarkkaavaisuusverkko

Tarkkaavaisuusverkko on käsite, jolla tarkoitetaan aivojen tilaan liittyvää verkostoa, joka säätelee tarkkaavaisuuden eri ulottuvuuksia. Sitä käytetään sekä kognitiivis-neurotieteellisessä tutkimuksessa että tekoälyn kehittämisessä. Kognitiivisessa viitekehyksessä tarkkaavaisuus jaetaan usein kolmeen erilliseen verkostoon: varautumisverkko (alerting), suuntausverkko (orienting) ja toiminnan ohjaus -verkko (executive control). Näiden verkkojen uskotaan toimivan yhdessä, mutta jokaisella on oma tehtäväkokonaisuutensa.

Varautumisverkko ylläpitää valppautta ja valmistelee aivoja vastaanottamaan ärsykkeitä; sen arvioidaan liittyvän oikean aivopuoliskon rakenteisiin sekä noradrenergiseen järjestelmään. Suuntausverkko mahdollistaa tarkkaavaisuuden suunnan muutoksen esimerkiksi uuteen ärsykkeeseen, ja siihen liittyvät parietaaliset sekä otsalohkoryhmät sekä temporoparietaalinen liittymä; tässä verkossa cholinerginen säätely näyttelee roolia. Toiminnan ohjaus -verkko vastaa konfliktitilanteiden ja tehtävämuutosten hallinnasta, päätöksenteon moduloinnista sekä suorituskyvyn optimoimisesta; sen keskeisiä alueita ovat anteriorinen cingulate cortex ja prefrontal cortex sekä dopaminerginen säätely.

Kyseinen malli on tukenut lukuisia tutkimusmenetelmiä, kuten tehtäväkokeita, EEG- ja fMRI-tutkimuksia, sekä kliinisiä ilmiöitä kuten ADHD ja sivuuttamis- tai havaitsemishäiriöt. Se toimii myös käytännön kontekstissa kognitiivisen valmennuksen ja aivovauriokuntoutuksen viitekehyksenä.

Tekoälyssä tarkkaavaisuusverkko viittaa mekanismeihin, jotka antavat mallin eri osille painoja riippuen kontekstista. Esimerkiksi transformer-verkot hyödyntävät moninkertaista self-attention-menetelmää, jonka avulla malli huomioi tehokkaasti kontekstin ja riippuvuudet pitkilläkin sekvensseillä. Tämä parantaa suorituskykyä sekä tulkittavuutta kielimallien ja muiden sekvenssien käsittelyssä.