Výskumníci z Loughborough University v spolupráci s inštitúciami v Kalifornii oznámili objav, ktorý môže zásadne premeniť svet robotiky aj neuromorfných technológií. Vyvinuli nový typ umelej nervovej bunky – transneurón, ktorý dokáže napodobňovať rôzne funkcie ľudského mozgu.
Odborníci hovoria o prelome, ktorý môže viesť k strojom s prirodzenejším vnímaním, učením aj reakciami. Informuje o tom portál Pravda.
Jedna súčiastka, správanie troch mozgových oblastí
V dnešných systémoch umelej inteligencie musí každú úlohu riešiť obrovské množstvo jednoduchých umelých neurónov. Každý je určený len na jeden typ operácie. Transneurón tento koncept prevracia – jediná bunka sa dá prepnúť tak, aby pracovala ako neuróny vo vizuálnej, motorickej aj premotorickej časti mozgovej kôry.
„Naša práca ukazuje, že jeden umelý neurón môže napodobniť správanie neurónov z rôznych častí mozgu. To je krok smerom k čipom, ktoré zvládnu komplexné úlohy s minimalistickým hardvérom,“ vysvetľuje profesor Sergey Saveliev z Loughborough University.
Pri zmene vstupov upravuje transneurón svoju frekvenciu elektrických výbojov rovnako ako živé neuróny. Keď výskumníci aplikovali dva signály naraz, jeho reakcia závisela od ich časového načasovania – čo je typ spracovania typický pre biologický mozog.
Memristor – základ, ktorý umožňuje „správanie“ bez softvéru
Jadrom tejto technológie je memristor, nanoskopické zariadenie schopné zapamätať si predchádzajúce elektrické stavy. Robí to tak, že v jeho štruktúre vznikajú a zanikajú drobné strieborné mostíky, ktoré menia elektrickú vodivosť – analogicky k tomu, ako sa menia synaptické spojenia v mozgu.
Práve táto fyzikálna pamäť umožňuje transneurónu reagovať adaptívne bez potreby klasického softvérového riadenia.
„Bežné počítače spracúvajú informácie v presne definovaných krokoch, ale mozog je plný neurónov, ktoré reagujú v nepredvídateľných vzoroch. Náš transneurón je hardvér, ktorý sa približuje práve tomuto princípu fungovania mozgu,“ hovorí doktor Sergei Gepshtein zo Salk Institute.
Od softvéru k hardvéru, ktorý sa učí
Dnešná umelá inteligencia väčšinu „mozgových“ funkcií simuluje softvérovo. Transneurón však vo svojej fyzickej podstate napodobňuje procesy učenia, sľubuje tak rýchlejšie spracovanie informácií a nižšiu energetickú náročnosť.
Cieľom tímu je vytvoriť „mozgovú kôru na čipe“ – prepojenú sieť transneurónov, ktorá by fungovala podobne ako nervová sústava živočíchov. Takýto systém by mohol slúžiť ako základ robotov, ktoré sa učia priebežne a adaptujú svoje správanie priamo počas interakcie s prostredím.
„Ide o malý, ale dôležitý krok k robotom s umelým nervovým systémom,“ uvádza profesor Joshua Yang z University of Southern California.
Potenciál pre robotiku aj medicínu
Aj keď sa objav spája najmä s budúcnosťou robotov, tím vidí potenciál aj v medicíne a neurovede. Transneuróny by mohli komunikovať s ľudským nervovým systémom, nahrádzať poškodené neuróny alebo pomáhať pri skúmaní toho, ako mozog vytvára vedomie.
„Takéto zariadenia by mohli jedného dňa počúvať aj rozprávať sa s naším centrálnym nervovým systémom,“ pripomína doktor Pavel Borisov z Loughborough University. Dodáva, že by mohli slúžiť aj ako nový nástroj na štúdium prepojenia medzi rôznymi mozgovými oblasťami.
