Штучний інтелект: розроблений чіп, що імітує активність мозку
Останній перегляд: 18.05.2024
Весь контент iLive перевіряється медичними експертами, щоб забезпечити максимально можливу точність і відповідність фактам.
У нас є строгі правила щодо вибору джерел інформації та ми посилаємося тільки на авторитетні сайти, академічні дослідницькі інститути і, по можливості, доведені медичні дослідження. Зверніть увагу, що цифри в дужках ([1], [2] і т. д.) є інтерактивними посиланнями на такі дослідження.
Якщо ви вважаєте, що який-небудь з наших матеріалів є неточним, застарілим або іншим чином сумнівним, виберіть його і натисніть Ctrl + Enter.
Протягом багатьох десятиліть вчені мріяли створити комп'ютерну систему, яка змогла б повторити талант людського мозку для вивчення нових завдань.
Вчені з Массачусетського технологічного інституту тепер зробили важливий крок до досягнення цієї мети шляхом розробки комп'ютерного чіпа, який імітує механізм адаптації нейронів головного мозку у відповідь на нову інформацію. Це явище, відоме як пластичність, як вважають вчені, лежить в основі багатьох функцій мозку, включаючи навчання і пам'ять.
Близько 400 транзисторів і кремнієвий чіп може імітувати діяльність одного синапсу головного мозку - з'єднання між двома нейронами, що сприяє передачі інформації з одного нейрона на інший. Дослідники очікують, що цей чіп допоможе нейробіологам дізнатися набагато більше про роботу мозку, а також може бути використаний в розробці нейронних протезів, таких як штучна сітківка, каже керівник проекту Чи-Санг Пун.
Моделювання синапсів
У головному мозку існує близько 100 мільярдів нейронів, кожен з яких утворює синапси з великою кількістю інших нейронів. Синапс - проміжок між двома нейронами (пресинаптические і постсинаптичні нейрони). Пресинаптичний нейрон виділяє нейромедіатори, такі як глутамат і GABA, які зв'язуються з рецепторами на постсинаптичні мембрані клітини, активуючи іонні канали. Відкриття та закриття цих каналів призводить до зміни електричного потенціалу клітини. Якщо потенціал змінюється досить різко, клітина запускає електричний імпульс, названий потенціалом дії.
Вся синаптическая активність залежить від іонних каналів, які контролюють потік заряджених іонів, таких як натрій, калій і кальцій. Ці канали також є ключовими в двох процесах, відомих як довгострокове потенціювання (LTP) і тривала депресія (ТОВ), які відповідно підсилюють і послаблюють синапси.
Вчені розробили свій комп'ютерний чіп, так що транзистори можуть імітувати активність різних іонних каналів. У той час, як більшість чіпів працюють в двійковому режимі - «включення / вимикання», електричні струми на новому чіпі течуть через транзистори в аналоговому режимі. Градієнт електричного потенціалу змушує потік текти через транзистори так само, як іони проходять через іонні канали в клітці.
"Ми можемо налаштувати параметри схеми для концентрації на конкретному іонному каналі," говорить Пун. "Тепер у нас є спосіб захопити кожен іонний процес, який відбувається в нейроні".
Новий чіп являє собою "істотний прогрес в зусиллях по вивченню біологічних нейронів і синаптичної пластичності на CMOS [комплементарний метало-оксид-напівпровідник] чіпі", говорить Деан Буономано, професор нейробіології в Університеті Каліфорнії з Лос-Анджелеса, додавши, що "рівень біологічного реалізму , вражає.
Вчені планують використовувати свій чіп, щоб створити системи для моделювання конкретних нейронних функцій, таких як система зорової обробки. Такі системи могли б бути набагато швидше, ніж цифрові комп'ютери. Навіть на комп'ютерних системах високої продуктивності потрібні години або дні, щоб змоделювати прості схеми мозку. З аналогової системою чіпа моделювання відбувається швидше, ніж в біологічних системах.
Інша потенційне застосування цих чіпів, настройка взаємодії з біологічними системами, таких як штучна сітківка і мозок. У майбутньому ці чіпи можуть стати стандартними блоками для пристроїв штучного інтелекту, каже Пун.
