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AIDB Daily Papers

NeuroCogMap:大規模言語モデルの認知機能を解明する新しいフレームワーク

原題: NeuroCogMap Reveals Cognitive Organization of Large Language Models
著者: Zhongxiang Sun, Haolang Lu, Qiang Ma, Qi Li, Qipeng Wang, Liang Pang, Chenyu Liu, Qiankun Li, Hao Sun, Kun Wang, Yi Zeng, Jun Xu, Guoqi Li, Ji-Rong Wen
公開日: 2026-07-01 | 分野: LLM 認知 cs.CL cs.AI q-bio.NC 脳科学

※ 日本語タイトル・ポイントはAIによる自動生成です。正確な内容は原論文をご確認ください。

ポイント

  • 大規模言語モデルの内部表現を認知神経科学の手法で機能ごとに分類し、解釈可能な階層構造として整理した。
  • モデルのハルシネーションやバイアスといった失敗を、特定の機能システムの障害として特定できる点が画期的である。
  • この手法はモデルの挙動改善だけでなく、人間の脳活動との高い相関を示し、人間とAIの認知メカニズムの共通性を明らかにした。

Abstract

Understanding how complex cognitive functions are organized within artificial systems is central to interpreting large language models (LLMs) and relating them to biological cognition. Yet although LLMs exhibit broad cognitive-like behaviours, it remains unclear whether their internal representations form reproducible functional systems that explain behaviour, failure and links to human cognition. Here we present NeuroCogMap, a cognitive neuroscience-inspired framework that organizes internal features of LLMs into functional parcels and links them to interpretable functions, cognitive capabilities and a cognitive hierarchy. These parcels form a stable and semantically coherent organization that is partly conserved across models and functionally linked to model outputs. Within this organization, major LLM failures, including hallucination, bias, refusal failure and sycophancy, correspond to distinct disruptions in representational and behavioural-control systems, yielding internal signatures for mechanism-guided detection and targeted intervention. Beyond model behaviour, NeuroCogMap improves prediction of human cortical responses during naturalistic language comprehension, with the strongest correspondence in higher-order association cortex. At the cognitive level, its internal signatures expose latent strategies that guide refinements of classical models of human decision-making. Together, these findings establish NeuroCogMap as a system-level framework for mapping functional organization in artificial systems and for relating this organization to human cortical function and cognitive behaviour.

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