Нови публикации
Изкуствен интелект: разработен е чип, който имитира мозъчната дейност
Последно прегледани: 01.07.2025
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 десетилетия учените мечтаят да създадат компютърна система, която би могла да възпроизведе таланта на човешкия мозък за изучаване на нови проблеми.
Учени от Масачузетския технологичен институт направиха важна стъпка към постигането на тази цел, като разработиха компютърен чип, който имитира начина, по който мозъчните неврони се адаптират в отговор на нова информация. Смята се, че това явление, известно като пластичност, е в основата на много мозъчни функции, включително ученето и паметта.
С около 400 транзистора, силициевият чип може да имитира активността на един единствен мозъчен синапс - връзката между два неврона, която улеснява прехвърлянето на информация от един неврон към друг. Изследователите очакват чипът да помогне на невролозите да научат много повече за това как работи мозъкът, а също така би могъл да се използва за разработване на невронни протези, като например изкуствени ретини, казва ръководителят на проекта Чи-Санг Пун.
Моделиране на синапси
В мозъка има около 100 милиарда неврона, всеки от които образува синапси с много други неврони. Синапсът е пространството между два неврона (пресинаптични и постсинаптични неврони). Пресинаптичният неврон освобождава невротрансмитери като глутамат и GABA, които се свързват с рецептори на постсинаптичната мембрана на клетката, активирайки йонните канали. Отварянето и затварянето на тези канали води до промяна на електрическия потенциал на клетката. Ако потенциалът се промени достатъчно драстично, клетката задейства електрически импулс, наречен акционен потенциал.
Цялата синаптична активност зависи от йонните канали, които контролират потока на заредени йони като натрий, калий и калций. Тези канали са ключови и в два процеса, известни като дългосрочна потенциация (ДП) и дългосрочна депресия (ДД), които съответно укрепват и отслабват синапсите.
Учените са проектирали своя компютърен чип така, че транзисторите да могат да имитират активността на различни йонни канали. Докато повечето чипове работят в двоичен режим на включване/изключване, електрическите токове в новия чип протичат през транзисторите в аналогов режим. Градиент на електрическия потенциал кара токът да протича през транзисторите по същия начин, по който йоните протичат през йонните канали в клетка.
„Можем да настроим параметрите на веригата, за да се фокусираме върху определен йонен канал“, казва Пун. „Сега имаме начин да уловим всеки йонен процес, който се случва в неврон.“
Новият чип представлява „значителен напредък в усилията за изучаване на биологичните неврони и синаптичната пластичност върху CMOS [комплементарен метал-оксид-полупроводник] чип“, казва Дийн Буономано, професор по невробиология в Калифорнийския университет в Лос Анджелис, добавяйки, че „нивото на биологичен реализъм е впечатляващо“.
Учените планират да използват своя чип, за да създадат системи за симулиране на специфични невронни функции, като например системата за визуална обработка. Такива системи биха могли да бъдат много по-бързи от цифровите компютри. Дори високопроизводителните компютърни системи отнемат часове или дни, за да симулират прости мозъчни вериги. С аналоговата система на чипа симулациите са по-бързи, отколкото в биологичните системи.
Друго потенциално приложение на тези чипове е персонализирането на взаимодействията с биологични системи, като например изкуствени ретини и мозъци. В бъдеще тези чипове биха могли да се превърнат в градивни елементи за устройства с изкуствен интелект, казва Пун.