Badacze sprawdzili działanie transneurona, dostarczając mu bodźce elektryczne i porównując jego wyładowania z zapisami aktywności neuronów makaków
Urszula Lesman
Reklama
Grupa badaczy z Loughborough University, we współpracy z Instytutem Salka oraz Uniwersytetem Południowej Kalifornii (USC), stworzyła urządzenie, którego zadaniem jest naśladowanie autentycznego działania ludzkiego mózgu – donosi „Interesting Engineering”. Wyniki badań zaprezentowano w magazynie „Nature Communications”.
Reklama Reklama
Transneuron działa podobnie do biologicznego systemu nerwowego
Transneuron przełącza się między funkcjami powiązanymi z percepcją wzrokową, planowaniem i motoryką. Ponadto, przetwarza dane za pomocą impulsów elektrycznych, przybliżając osprzęt komputerowy do biologicznego modelu odbierania rzeczywistości.
Typowe sztuczne neurony wykonują jedno, ściśle określone zadanie. Nowatorski transneuron modyfikuje role, adaptując swoje konfiguracje elektryczne.
Profesor Sergey Saveliev z Loughborough University uważa, że rezultaty pracy jego zespołu dowodzą, że pojedynczy sztuczny neuron jest w stanie imitować zachowania wizualne, ruchowe i przedruchowe. To może radykalnie odmienić rozwój przyszłych układów scalonych, które będą mogły realizować złożone zadania przy minimalnej ilości elementów. – To w konsekwencji utoruje drogę bardziej humanoidalnym robotom – konkluduje profesor Saveliev.
Reklama Reklama Reklama
„Mózg na chipie” coraz bliżej realizacji
Naukowcy poddali transneuron testom, podając mu bodźce elektryczne i zestawiając jego impulsy z rejestracjami neuronów makaków. Urządzenie odwzorowało schematy impulsów z trzech rejonów mózgu z dokładnością sięgającą 100 procent. Schematy obejmowały zarówno stabilne wyładowania, jak i chaotyczne serie impulsów.
Niewielkie zmiany elektryczne umożliwiają pojedynczej jednostce funkcjonowanie jak kilka neuronów. – Dodatkowo, wiemy, że nasze sztuczne neurony właściwie reagują na zmienne warunki otoczenia, takie jak ciśnienie czy temperatura – akcentuje profesor Alexander Balanov z Loughborough. Zdaniem badaczy, to badanie stanowi fundament do opracowania i rozwoju sztucznych systemów sensorycznych, jak również szybszych i bardziej energooszczędnych komputerów.
Roboty, które odczuwają i uczą się autonomicznie
Badacze udowodnili także, że transneuron przetwarza informacje, a nie tylko powiela aktywność. Po zmianie sygnału wejściowego, urządzenie modyfikowało częstotliwość swoich impulsów, podobnie jak neurony biologiczne. Kiedy podano mu dwa sygnały równocześnie, reagowało odmiennie w zależności od ich synchronizacji. Ta zdolność zazwyczaj wymaga wielu sztucznych neuronów.
– Nasz transneuron przybliża nas do stworzenia sprzętu, który nie tylko symuluje działanie mózgu w oprogramowaniu, ale rzeczywiście funkcjonuje w sposób zbliżony do mózgu – zapewnia dr Sergei Gepshtein z Instytutu Salka.
Następnym etapem jest zbudowanie sieci transneuronów w formie „kory na chipie”. Zespół przypuszcza, że takie sieci mogą umożliwić robotom odczuwanie i dostosowywanie się w czasie rzeczywistym.
Reklama Reklama Reklama
– To praca, która stanowi mały, lecz znaczący krok w kierunku konstrukcji robotów wyposażonych w sztuczne układy nerwowe – stwierdza profesor Joshua Yang z USC. Dodaje, że tego rodzaju systemy mogłyby umożliwić sprawne, autonomiczne uczenie się oraz redukcję zużycia energii. Z kolei dr Pavel Borisov z Loughborough przypuszcza, że te urządzenia mogą w przyszłości łączyć się z ludzkim układem nerwowym lub wspierać badaczy w analizowaniu świadomości.
