Umetna inteligenca: čip, zasnovan za simulacijo dejavnosti možganov
Zadnji pregled: 18.05.2024
Vsa vsebina iLive je pregledana ali preverjena, da se zagotovi čim večja dejanska natančnost.
Imamo stroge smernice za pridobivanje virov in samo povezave do uglednih medijskih strani, akademskih raziskovalnih institucij in, kadar je to mogoče, medicinsko pregledanih študij. Upoštevajte, da so številke v oklepajih ([1], [2] itd.) Povezave, ki jih je mogoče klikniti na te študije.
Če menite, da je katera koli naša vsebina netočna, zastarela ali drugače vprašljiva, jo izberite in pritisnite Ctrl + Enter.
Že več desetletij so znanstveniki sanjali o ustvarjanju računalniškega sistema, ki bi lahko ponovil talent človeških možganov, da bi raziskali nove izzive.
Znanstveniki s Tehnološkega inštituta Massachusetts so zdaj naredili pomemben korak k temu cilju z razvojem računalniškega čipa, ki posnema mehanizem za prilagajanje možganskih nevronov kot odgovor na nove informacije. Znanstveniki verjamejo, da ta pojav, znan kot plastičnost, temelji na številnih možganskih funkcijah, vključno z učenjem in spominom.
Okoli 400 tranzistorjev in silikonski čip lahko simulirajo delovanje enojne sinapse možganov - povezavo med dvema nevronoma, kar olajšuje prenos informacij iz enega nevrona v drugega. Raziskovalci pričakujejo, da bo ta čip pomagal nevroznanstvenikom, da bi veliko naučili o delu možganov in ga lahko uporabili tudi pri razvoju živčnih protez, kot je umetna mreža, pravi vodja projekta Chi-Sang-poon.
Simulacija sinaps
V možganih je približno 100 milijard nevronov, od katerih vsaka tvori sinapse z velikim številom drugih nevronov. Synapse - vrzel med dvema nevrona (presinaptični in postsinaptični nevroni). Presinaptični nevron izloča nevrotransmiterje, kot so glutamat in GABA, ki se vežejo na receptorje na postsinaptični membrani celice in aktivirajo ionske kanale. Odpiranje in zapiranje teh kanalov povzroči spremembo električnega potenciala celice. Če se potencial dramatično spremeni, celica sproži električni impulz, imenovan akcijski potencial.
Vse sinaptične aktivnosti so odvisne od ionskih kanalov, ki uravnavajo pretok napolnjenih ionov, kot so natrij, kalij in kalcij. Ti kanali so ključni tudi v dveh procesih, ki so znani kot dolgoročna potenciacija (LTP) in dolgotrajna depresija (LLC), ki tako okrepijo in oslabijo sinapse.
Znanstveniki so razvili lasten računalniški čip, tako da lahko tranzistorji posnemajo delovanje različnih ionskih kanalov. Medtem ko večina čipov deluje v binarnem načinu - "on / off", električni tokovi novega čipa tečejo skozi tranzistorje v analognem načinu. Gradient električnega potenciala povzroči, da pretok teče skozi tranzistorje na enak način, da ioni prehajajo skozi ionske kanale v celici.
"Lahko prilagodimo parametre vezja za koncentracijo na določenem ionskem kanalu," pravi Poon. "Zdaj imamo način za zajemanje vsakega ionskega procesa, ki se zgodi v nevronu."
Novi čip je "pomemben napredek v prizadevanjih za preučevanje bioloških nevronov in sinaptične plastičnosti v CMOS [dopolnjuje kovinsko-oksid-polprevodnikov] čip," pravi Dean Buonomano, profesor nevrobiologije na University of California v Los Angelesu, in dodal, da "raven biološkega realizma , je impresiven.
Znanstveniki nameravajo uporabiti svoj čip za ustvarjanje sistemov za modeliranje določenih nevronskih funkcij, kot je sistem za vizualno obdelavo. Takšni sistemi bi lahko bili veliko hitrejši od digitalnih računalnikov. Tudi v visoko zmogljivih računalniških sistemih je potrebnih nekaj ur ali dni za simulacijo preprostih možganskih vezij. Z analognim čipskim sistemom je simulacija hitrejša kot v bioloških sistemih.
Druga možna uporaba teh čipov, prilagoditev interakcije z biološkimi sistemi, kot sta umetna mrežnjaka in možgani. V prihodnosti lahko ti čipi postanejo standardni bloki za naprave za umetno inteligenco, pravi Poon.
