Изкуствен интелект: чип, предназначен да симулира мозъчната активност
Последно прегледани: 18.05.2024
Цялото съдържание на iLive е медицински прегледано или е проверено, за да се гарантира възможно най-голяма точност.
Имаме строги насоки за снабдяване и само свързваме реномирани медийни сайтове, академични изследователски институции и, когато е възможно, медицински проучвания, които се разглеждат от специалисти. Имайте предвид, че номерата в скоби ([1], [2] и т.н.) са линкове към тези проучвания.
Ако смятате, че някое от съдържанието ни е неточно, остаряло или под съмнение, моля, изберете го и натиснете Ctrl + Enter.
В продължение на много десетилетия учените мечтаят за създаването на компютърна система, която би могла да възпроизведе таланта на човешкия мозък, за да изследва новите предизвикателства.
Учените от Технологичния институт в Масачузетс направиха важна стъпка към постигането на тази цел, като разработиха компютърни чипове, които имитират механизма за адаптиране на мозъчните неврони в отговор на нова информация. Този феномен, известен като пластичност, се смята от учените за основополагащи много мозъчни функции, включително учене и памет.
Около 400 транзистора и силициевият чип могат да симулират активността на един мозък синапс - връзка между два неврони, което улеснява предаването на информация от един неврон в друг. Учените очакват, че този чип ще помогне на учените да научат много повече за мозъка, и могат да бъдат използвани в развитието на невралната протезни устройства, като например изкуствена ретина, казва ръководител на проекта Chi-Sang Пун.
Симулация на синапси
В мозъка има около 100 милиарда неврони, всяка от които формира синапси с голям брой други неврони. Synapse - пропастта между два неврони (пресинаптични и постсинаптични неврони). Пресинаптичният неврон отделя невротрансмитери като глутамат и GABA, които се свързват с рецепторите на постсинаптичната мембрана на клетката и активират йонните канали. Отварянето и затварянето на тези канали води до промяна в електрическия потенциал на клетката. Ако потенциалът се промени достатъчно драстично, клетката задейства електрически импулс, наречен потенциала за действие.
Цялата синаптична активност зависи от йонните канали, които контролират потока заредени йони, като натрий, калий и калций. Тези канали са също така ключови за два процеса, известни като дългосрочно потенциране (LTP) и дългосрочна депресия (LLC), които съответно укрепват и отслабват синапсите.
Учените са разработили собствен компютър чип, така че транзисторите могат да имитират дейността на различни йонни канали. Докато повечето чипове работят в бинарен режим - "on / off", електрическите токове на новия чип преминават през транзисторите в аналогов режим. Градиентът на електрическия потенциал предизвиква потока да тече през транзисторите по същия начин, по който йоните преминават през йонните канали в клетката.
"Можем да настроим параметрите на веригата за концентрация върху определен йонен канал", казва Poon. "Сега имаме начин да уловим всеки йонен процес, който се случва в невроните."
Новият чип е "значителен напредък в усилията за изучаване на биологичните неврони и синаптичната пластичност в [допълнителен метал-оксид-полупроводник] чип CMOS", казва Дийн Buonomano, професор по невробиология в Университета на Калифорния в Лос Анджелис, добавяйки, че "нивото на биологичното реализъм , е впечатляващо.
Учените планират да използват чипа си, за да създадат системи за моделиране на специфични невронни функции, като визуална система за обработка. Такива системи могат да бъдат много по-бързи от цифровите компютри. Дори и на високопроизводителни компютърни системи, часове или дни са необходими за симулиране на прости мозъчни вериги. С аналоговата чип система симулацията е по-бърза, отколкото в биологичните системи.
Друго потенциално приложение на тези чипове, коригиране на взаимодействието с биологичните системи, като например изкуствената ретина и мозъка. В бъдеще тези чипове могат да станат стандартни блокове за устройства за изкуствен интелект, казва Пуон.
