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MT192

Sistemas complementarios de aprendizaje

También: teoría CLS, hipocampo y neocorteza

En inglés: Complementary learning systems

Teoría según la cual aprender bien exige dos sistemas: uno rápido que registra episodios (hipocampo) y otro lento que extrae regularidades (neocorteza), unidos por la reactivación de recuerdos.

La teoría de McClelland et al. (1995) sostiene que la memoria de los mamíferos se reparte entre dos redes que interactúan: una, en el hipocampo, aprende rápido y registra con exactitud unos pocos episodios recientes; otra, en la neocorteza, aprende despacio e integra muchos casos en un saber abstracto y duradero (Buckner, 2024, pp. 160–161, 166–167).

Por qué dos. Una red que guarda lo que sabe en sus pesos y aprende por error sufre interferencia catastrófica: aprender lo nuevo deshace lo viejo. McCloskey y Cohen (1989) lo mostraron simulando un experimento clásico con personas: una lista de pares asociados y luego otra que une los mismos estímulos con respuestas nuevas (1989, pp. 124–128; Buckner, 2024, p. 151). Si el dato de que hay un león junto a cierto bebedero se mete a la fuerza en la red con grandes ajustes de pesos, puede dañar lo que ya sabe de otros animales (Kumaran et al., 2016, p. 515). La salida es el aprendizaje intercalado: el hipocampo guarda el episodio y lo reactiva muchas veces, mezclado con otras experiencias, y la corteza lo integra de a poco, presumiblemente durante el sueño (Buckner, 2024, pp. 166–167; Kumaran et al., 2016, pp. 518–519).

La revisión. Kumaran et al. (2016) corrigen un punto: la corteza puede aprender rápido lo que encaja en un esquema previo. Ratas que conocían un ambiente aprendieron dos asociaciones nuevas entre sabor y lugar con una sola exposición (2016, p. 525); la lentitud solo hace falta ante lo que contradice lo sabido (2016, p. 527).

En la IA. Los mismos autores ven en las redes profundas un sistema «neocortical» de aprendizaje lento e intercalado, y en el búfer de experience replay del agente DQN de aprendizaje por refuerzo un hipocampo: sin él, el rendimiento caía a lo sumo al 30 % (2016, pp. 527–528). Buckner saca otra consecuencia: si los humanos repasan cada episodio cientos o miles de veces al consolidarlo, eso debería contar al comparar cuántos datos necesitan ellos y cuántos las máquinas (2024, p. 167).

Para discutir. Es tentador mapear la teoría sobre los modelos de lenguaje (pesos lentos, contexto rápido) o sobre los híbridos, con su memoria comprimida y su memoria literal. Pero en ambos casos los pesos están congelados al generar y nada pasa de una memoria a la otra: falta la consolidación, el corazón de la teoría.

Fuentes

  • Buckner, C. J. (2024). From deep learning to rational machines: What the history of philosophy can teach us about the future of artificial intelligence. Oxford University Press. https://doi.org/10.1093/oso/9780197653302.001.0001 §
  • Kumaran, D., Hassabis, D., & McClelland, J. L. (2016). What learning systems do intelligent agents need? Complementary learning systems theory updated. Trends in Cognitive Sciences, 20(7), 512–534. https://doi.org/10.1016/j.tics.2016.05.004 §
  • McClelland, J. L., McNaughton, B. L., & O'Reilly, R. C. (1995). Why there are complementary learning systems in the hippocampus and neocortex: Insights from the successes and failures of connectionist models of learning and memory. Psychological Review, 102(3), 419–457. https://doi.org/10.1037/0033-295X.102.3.419 §
  • McCloskey, M., & Cohen, N. J. (1989). Catastrophic interference in connectionist networks: The sequential learning problem. Psychology of Learning and Motivation, 24, 109–165. https://doi.org/10.1016/S0079-7421(08)60536-8 §