Powstało urządzenie naśladujące ludzki mózg. Uczy się podobnie jak człowiek

Naukowcy z Northwestern University i University of Hong Kong tak zaprogramowali stworzone przez siebie urządzenie, aby uczyło się w podobny sposób jak ludzie. Użyte przez nich tranzystory synaptyczne naśladują „plastyczność” organu umieszczonego pod naszymi czaszkami.

Artykuł w tej sprawie, dostępny na łamach Nature Communications, sugeruje, jakoby kluczową rolę w realizacji projektu odegrały wspomniane tranzystory synaptyczne, które jednocześnie przetwarzają i przechowują informacje w podobny sposób, jak robi to ludzki mózg. Naukowcy wykazali, że taki tranzystor może naśladować krótkoterminową i długoterminową plastyczność synaps w mózgu. Może to prowadzić do tworzenia wspomnień czy zachodzenia procesu uczenia się.

W oparciu o tego typu rozwiązania badacze mogliby obejść ograniczenia wynikające ze stosowania tradycyjnych komputerów. Chodzi m.in. o wysokie zapotrzebowanie energetyczne sprzętu oraz ograniczoną zdolność do wykonywania wielu zadań jednocześnie. Urządzenie podobne do mózgu ma również wyższą tolerancję na błędy, kontynuując działanie nawet wtedy, gdy pojawią się pewne nieprawidłowości.

Jak do tej pory najbardziej rozwiniętą tego typu technologią były tzw. memrystory, lecz mają one swoje wady, m.in. w postaci wysokich kosztów energetycznych oraz niższej biokompatybilności. Owe problemy skłoniły naukowców do opracowania tranzystora synaptycznego, który działa przy niskim napięciu, posiada dostrajaną pamięć i jest przy tym wysoce biokompatybilny.

Urządzenie naśladujące ludzki mózg funkcjonuje na podobnej zasadzie jak pies Pawłowa

Badacze z Northwestern University i University of Hong Kong zademonstrowali działanie swojego sprzętu, łącząc pojedyncze tranzystory synaptyczne w obwód neuromorficzny, aby dokonać uczenia asocjacyjnego. Zintegrowali z tym obwodem czujniki nacisku i światła i zaprogramowali go tak, by kojarzył ze sobą te dwie niepowiązane cechy, czyli nacisk i światło. W świecie biologii przykładem uczenia asocjacyjnego może być słynny pies Pawłowa, który ślinił się na dźwięk dzwonka.

W tym przypadku, autorzy eksperymentu uruchamiali napięcie za sprawą nacisku palca. Aby spowodować, że obwód będzie kojarzył światło z naciskiem, badacze najpierw zastosowali światło pulsacyjne z żarówki LED, by chwilę później wywrzeć nacisk. W realiach znanych z eksperymentu Pawłowa nacisk byłby jedzeniem, a światło – dzwonkiem. Po jednej sesji „ćwiczeniowej”, obwód dokonał wstępnego powiązania pomiędzy światłem a naciskiem. Po pięciu takich sesjach kojarzył te dwa elementy niemal bezbłędnie. Jeśli chodzi o praktyczne zastosowania opisywanych rozwiązań, to mówi się chociażby o łączeniu z urządzeniami elektronicznymi, a nawet przeszczepianymi organami bądź częściami ciała.

Chcesz być na bieżąco z CHIP? Obserwuj nas w Google News