ChatGPT для первоклассника: мозг слушает, но не слишком активно думает
Первоклассники разговаривают с ChatGPT не так, как взрослые — это видно по мозгу
Небольшое исследование с использованием МРТ показало: во время совместного мозгового штурма с ChatGPT у детей шести–семи лет слабее взаимодействуют мозговые сети, отвечающие за самоконтроль, внимание, память и постановку целей. Взрослые в той же ситуации заметно активнее координируют работу этих систем. Мозг первоклассника, как выяснилось, пока не слишком заинтересован в роли строгого редактора чужих идей — особенно если чужие идеи выдаёт «самый умный компьютер в мире».
Работа опубликована в журнале Cerebral Cortex. Её авторы подчёркивают: исследование не доказывает, что ChatGPT подавляет мышление детей или каким-либо образом вредит мозгу. Учёные сравнивали детей и взрослых, выполнявших одинаковое задание с чат-ботом, но не сравнивали детей, которые пользовались ChatGPT и не пользовались им.
Почему это важно
Генеративный искусственный интеллект, включая ChatGPT, работает на основе больших языковых моделей — компьютерных систем, обученных на огромных массивах текста. Они предсказывают, какие слова могут следовать друг за другом, и благодаря этому формируют похожие на человеческие ответы в реальном времени.
Такие инструменты уже появляются дома и в начальной школе: дети используют их для сочинения историй и совместного решения задач. Этот процесс называют совместным творчеством, или co-creativity. Но разговор с быстро отвечающим и непредсказуемым цифровым собеседником требует не только фантазии. Нужно помнить, что уже сказано, удерживать цель, планировать следующие шаги, замечать важную информацию и отбрасывать отвлекающий словесный мусор. Иными словами, требуется когнитивный контроль — способность мозга не просто генерировать мысли, но и проверять, куда они вообще направляются.
Предыдущие исследования показывали, что творческие идеи возникают благодаря согласованной работе нескольких мозговых сетей. Одна поддерживает свободные ассоциации, воспоминания и мысленные «витания в облаках», другая выделяет важные новые сигналы, а третья отвечает за контроль, планирование и достижение цели. У взрослых эти системы способны работать сообща: сначала придумать что-то странное, а потом всё-таки спросить себя, не является ли это полной ерундой.
У детей сети когнитивного контроля и внимания ещё развиваются. Их полноценное созревание обычно продолжается до середины двадцатых лет. Исследование 2019 года, проведённое той же научной группой, показало: у детей от 17 месяцев до девяти лет с возрастом усиливаются связи внутри и между сетями контроля, когда они слушают истории. Другая работа, опубликованная в 2023 году, указывала, что связь между когнитивным контролем и творчеством меняется по мере взросления: у подростков более сильные связи в контрольных областях мозга соответствовали большей креативности, а у взрослых — меньшей.
Как проходил эксперимент
Исследование возглавила Tzipi Horowitz-Kraus, доцент Educational Neuroimaging Group на факультете образования в области науки и технологий и факультете биомедицинской инженерии Technion – Israel Institute of Technology. Она также сотрудничает с Kennedy Krieger Institute и Johns Hopkins University School of Medicine.
Вместе с Yoed Kenett, Dafna Link-Sourani, Emeel Ashqar и Rola Farah она изучала, насколько активно первоклассники и взрослые используют сети внимания и когнитивного контроля во время разговора с ChatGPT и связана ли эта активность с их творческими способностями.
В эксперименте участвовали 15 первоклассников средним возрастом около 6,4 года и 16 взрослых средним возрастом примерно 38 лет. Все участники относились к группам со средним или выше среднего социально-экономическим статусом, не имели неврологических или психиатрических диагнозов и прошли стандартные тесты на вербальный и невербальный интеллект.
До сканирования участники выполняли Divergent Association Task — тест на дивергентное мышление. Им нужно было назвать 10 слов, максимально далёких друг от друга по смыслу. Например, «кошка» и «демократия» находятся в смысловом пространстве дальше, чем «кошка» и «собака».
Затем участники ложились в аппарат функциональной магнитно-резонансной томографии, или фМРТ. Этот метод отслеживает изменения кровотока и по ним оценивает активность мозга. Внутри сканера каждый в течение пяти минут вслух разговаривал с ChatGPT и должен был придумать, как открыть любой магазин — где угодно и для кого угодно.
Для разговора использовали специальный микрофон и систему шумоподавления, разработанные для работы в сканере. Детям заранее сказали, что они будут разговаривать с «самым умным компьютером в мире», то есть с ChatGPT. Взрослым сообщили только, что им предстоит разговор с ChatGPT. Разница небольшая лишь на бумаге: ребёнку фактически предложили считать собеседника цифровым авторитетом ещё до начала эксперимента.
Исследователи записали и расшифровали все разговоры. Затем компьютерная модель рассчитала показатель «дивергентной семантической интеграции» — насколько далеко друг от друга по смыслу находятся слова, использованные в беседе. Кроме того, учёные измерили функциональную связанность семи мозговых сетей, то есть степень синхронности их работы во времени, с поправкой на движения головы внутри сканера.
В анализ вошли:
фронтопариетальная и поясно-оперкулярная сети — они помогают контролировать поведение и удерживать цель;
дорсальная и вентральная сети внимания — отвечают за произвольную концентрацию и реакцию на новые сигналы;
сеть значимости — своего рода диспетчер, который отмечает важные идеи;
сеть пассивного режима работы мозга — связана со спонтанным воображением и свободными ассоциациями;
сеть извлечения воспоминаний.
Творчество оказалось похожим, а мозговые механизмы — нет
В стандартном тесте на ассоциации дети и взрослые показали сопоставимые результаты с учётом возрастных норм. Средний показатель у детей составил 28,61 процентиля, у взрослых — 26, Разница статистически значимой не была.
Во время реального разговора с ChatGPT взрослые, однако, формулировали немного более разнообразные и разноплановые высказывания. Их средний показатель семантической интеграции достиг 0,82, у первоклассников — 0, Разрыв крошечный, но статистически надёжный: взрослые всё же чуть шире гуляли по смысловому полю, тогда как дети чаще держались ближе к исходной дорожке.
Наиболее заметные различия обнаружились в работе мозга. У взрослых сильнее синхронизировалась фронтопариетальная сеть когнитивного контроля: средний показатель составил 0,201 против 0,113 у детей. В сети значимости значения были 0,289 против 0,198, а в дорсальной сети внимания — 0,211 против 0,
После поправки на большое количество статистических сравнений устойчивым осталось различие только во фронтопариетальной сети. Зато при анализе взаимодействия между разными сетями наиболее надёжная разница проявилась в связке фронтопариетальной сети контроля и дорсальной сети внимания: 0,126 у взрослых против 0,039 у первоклассников.
До внесения статистической поправки у взрослых также наблюдались более сильные связи между областями памяти, системами контроля и внимания. Кроме того, у них активнее взаимодействовали сеть пассивного режима и сеть извлечения воспоминаний: 0,150 против 0,111 у детей.
При этом сеть пассивного режима сама по себе работала у обеих групп примерно одинаково: 0,187 у взрослых и 0,181 у детей. Это особенно интересно, поскольку именно её часто считают одним из главных участников творческого мышления. Похоже, свободно мечтать мозг умеет примерно одинаково, а вот организовать этот поток и превратить его в целенаправленный разговор — уже вопрос возраста.
У взрослых творчество было связано с мозговой координацией
Учёные также проверили, связаны ли результаты теста на творчество с тем, насколько согласованно работали мозговые сети во время разговора с ChatGPT.
У взрослых более высокий результат в тесте соответствовал более сильному взаимодействию фронтопариетальной сети контроля и сети значимости. У первоклассников статистически значимой связи между исходным уровнем творчества и координацией этих сетей не обнаружили.
Этот результат отличается от данных исследования 2023 года, где у взрослых более сильные связи внутри исполнительной сети контроля были связаны с меньшей креативностью. Но там изучались связи внутри одной сети, а в новой работе — взаимодействие между разными сетями, поэтому прямое сравнение требует осторожности.
«Нас удивили две вещи», — рассказала Tzipi Horowitz-Kraus. Во-первых, дети и взрослые показали похожие результаты в стандартном тесте на творческие способности, но использовали во время разговора разные мозговые механизмы. Различие оказалось не в исходном творческом потенциале, а в том, как он реализуется мозгом. Во-вторых, сеть пассивного режима, центральная для многих моделей творчества, между группами не различалась. Возможно, разговор с ChatGPT внутри сканера был одинаково новым опытом для всех — но это предположение ещё предстоит проверить.
Что это значит для родителей и учителей
Авторы считают, что взрослые, вероятно, используют сеть значимости и фронтопариетальную сеть, чтобы фильтровать быстрые ответы ChatGPT и направлять мозговой штурм к поставленной цели. У детей шести–семи лет такая система ещё недостаточно созрела. Они могут придумывать идеи, но хуже контролируют сам процесс взаимодействия с цифровым собеседником.
Разговор с чат-ботом выглядит простым: ребёнок сказал, машина ответила, все сделали вид, что так и выглядит образование будущего. Но за этой простотой скрываются планирование, внимание, память, проверка информации и оценка собеседника — функции, которые у шестилетнего ребёнка всё ещё находятся в стадии настройки.
Поэтому маленьких детей не стоит оставлять один на один с генеративным ИИ. Родителям и учителям рекомендуется быть рядом, задавать вопросы к ответам чат-бота и превращать работу с ним в совместное занятие, а не в передачу роли независимого репетитора машине.
Для педагогов, педиатров и законодателей это означает, что возраст начала использования генеративного ИИ требует такого же внимательного подхода, как и время, проводимое ребёнком перед экраном. Исследование не позволяет назвать конкретный «безопасный возраст»: в нём участвовали только две очень разные возрастные группы. Но оно достаточно ясно показывает, что инструменты, рассчитанные на взрослые способности к контролю и критической оценке, нельзя бездумно вручать детям.
Ограничения исследования
У работы есть несколько существенных ограничений — и они не прячутся где-то в подвале мелким шрифтом.
Во-первых, в эксперименте не было группы, которая выполняла бы такое же задание без ИИ или разговаривала бы с человеком внутри сканера. Поэтому нельзя отделить обычные возрастные различия в созревании мозга от эффектов, связанных именно с ChatGPT. Слабая связанность сетей у детей может отражать особенности шестилетнего мозга при выполнении сложной задачи вообще, а не действие чат-бота.
«Это исследование не показывает, что ChatGPT снижает когнитивный контроль у детей или вредит их мозгу», — подчеркнула Horowitz-Kraus. Учёные сравнили детей и взрослых, выполнявших одну и ту же задачу с ChatGPT, но не сравнивали детей с ChatGPT и без него и не сопоставляли разговор с ИИ с разговором с человеком.
Во-вторых, на результаты могло повлиять различие в инструкциях. Детям сказали, что ChatGPT — «самый умный компьютер в мире». Такая формулировка могла подтолкнуть их принимать предложения машины без достаточных вопросов и проверки, а значит — меньше задействовать сети когнитивного контроля. В будущих экспериментах детям и взрослым нужно давать одинаковые инструкции либо отдельно проверять, как статус «эксперта» влияет на критическое мышление ребёнка.
В-третьих, выборка была небольшой: 15 детей и 16 взрослых. Кроме того, группы заметно различались по полу: среди детей было 11 мальчиков, среди взрослых — четыре мужчины. Участников хватило для выявления крупных различий между возрастами, но анализ связи между творчеством и мозговой активностью носил исследовательский характер и, вероятно, имел недостаточную статистическую мощность.
Исследователи также не контролировали словарный запас участников, скорость речи, количество реплик и предыдущий опыт использования ChatGPT. У взрослых такой опыт, скорее всего, был значительно больше.
В дальнейшем учёные планируют проводить исследования на более крупных выборках, напрямую сравнивать разговор с ChatGPT, беседу с человеком и выполнение задания без ИИ, а также наблюдать за детьми на протяжении нескольких лет. Это поможет понять, в каком возрасте сети контроля начинают работать во время общения с искусственным интеллектом по-взрослому.
Кроме того, исследователи хотят учитывать знакомство детей с ИИ и проверять, как восприятие чат-бота в качестве авторитетного источника влияет на критичность мышления.
«Технологии могут поддерживать обучение, но не могут вести его за ребёнка. Дети учатся лучше всего рядом со взрослым, который направляет их и задаёт неудобные вопросы», — считает Horowitz-Kraus.
В этом, пожалуй, и заключается главный вывод: ChatGPT может быть полезным партнёром для идей, но для первоклассника он пока не должен становиться учителем, судьёй и единственным взрослым в комнате. Исследование Lower engagement of cognitive control in children on ChatGPT подготовили Tzipi Horowitz-Kraus, Yoed N. Kenett, Dafna Link-Sourani, Emeel Ashqar и Rola Farah.
