Sieci z nanoprzewodów uczą się podobnie jak mózg

Międzynarodowy zespół stworzył neuronową sieć z niewidocznych gołym okiem przewodów, która działa jak pamięć krótko- i długotrwała. W niedalekiej przyszłości sieci takie mogą sterować robotami i innymi urządzeniami.

Dzisiejsza sztuczna inteligencja działa na tradycyjnych komputerach, które niespecjalnie są stworzone do obsługiwania tego typu algorytmów. Dlatego od dłuższego już czasu poszukuje się sposobów na budowę fizycznych neuronowych sieci, zamiast symulować je w zwykłych procesorach.

Jeden z takich pomysłów zaprezentowali właśnie naukowcy z University of Sydney (Australia) i innych ośrodków, na łamach pisma „Science Advances”. https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adg3289

„W naszych eksperymentach zauważyliśmy, że funkcje poznawcze wyższego rzędu, które normalnie przypisuje się ludzkiemu mózgowi, można emulować w niebiologicznym sprzęcie” – informuje kierujący pracami dr Alon Loeffler.

„Praca ta stanowi kontynuację naszych wcześniejszych badań, w których pokazaliśmy, jak można wykorzystać nanotechnologię do budowy inspirowanego mózgiem, elektrycznego urządzenia z obwodami przypominającymi sieć neuronową i przekazującymi sygnały poprzez synapsy. Nasze obecne badania otwierają drogę do odtworzenia typowej dla mózgu nauki i pamięci w niebiologicznych systemach. Sugeruje też, że procesy leżące u podstaw inteligencji mózgu mogą mieć charakter fizyczny” – wyjaśnia specjalista.

Jego zdaniem tego typu inteligentne sieci za jakiś czas mogą sterować robotami, sensorami i innymi urządzeniami, które muszą podejmować szybkie decyzje w nieprzewidywalnym środowisku.

„Nasza sieć z nanowłókien działa jak syntetyczna sieć neuronowa, ponieważ nanowłókna zachowują się jak neurony, a połączenia między nimi – jak synapsy” – tłumaczy współautorka wynalazku, prof. Zdenka Kuncic.

Naukowcy postanowili sprawdzić zdolność układu do wykonywania bardziej złożonych procesów poznawczych.

Wykorzystali test stosowany często u ludzi. W jego trakcie badany musi zapamiętać jedno zdjęcie (np. kota) z całej serii podobnych fotografii prezentowanych jedna po drugiej. Jeśli ktoś rozpozna widziane już zdjęcie po 7 kolejnych, uzyskuje 7 punktów. To średnia dla ludzkiej populacji.

Tyle samo punktów uzyskały nanowłókna, choć zamiast zdjęć zapamiętywały sygnały elektryczne.

Badacze odkryli przy tym, że stworzona przez nich sieć może działać jak pamięć krótko- i długo terminowa.

Podobnie, jak w przypadku neuronów w mózgu, po krótkiej ekspozycji na daną informację ślady pamięciowe ulegały rozmyciu, natomiast wielokrotne wprowadzanie tej samej informacji powodowało trwałe, niemal doskonałe zapamiętanie.

„W jednym z zadań bez takiego wzmocnienia sieć zapamiętywała 7 różnych obiektów znacznie dokładniej, niż nakazywałby przypadek. Jednak ze wzmocnieniem jej dokładność stała się niemal perfekcyjna” – dodała prof. Zdenka Kuncic.

PAP