Нейронная нанотехнология нанопроводные сети учатся и запоминают как человеческий мозг

МЕНЮ


Главная страница
Поиск
Регистрация на сайте
Помощь проекту
Архив новостей

ТЕМЫ


Новости ИИРазработка ИИВнедрение ИИРабота разума и сознаниеМодель мозгаРобототехника, БПЛАТрансгуманизмОбработка текстаТеория эволюцииДополненная реальностьЖелезоКиберугрозыНаучный мирИТ индустрияРазработка ПОТеория информацииМатематикаЦифровая экономика

Авторизация



RSS


RSS новости


2023-04-29 15:18

ИИ теория

ТЕМЫ: Искусственный Интеллект Нанотехнологии Неврология Популярный Сиднейский Университет

Сиднейский УНИВЕРСИТЕТ, 24 АПРЕЛЯ 2023 Г.

https://scitechdaily.com/neural-nanotechnology-nanowire-networks-learn-and-remember-like-a-human-brain/?fbclid=IwAR0r891KQfI0zcknQMhzIa-GDVDMzKtgUahwm-TX7ImMEEwbTOViTKBLdJA

Концепт-арт нейронной сети искусственного интеллекта

Ученые продемонстрировали, что нанопроводные сети могут обладать кратковременной и долговременной памятью, подобно человеческому мозгу. Эти сети, состоящие из высокопроводящих серебряных проводов, покрытых пластиком и расположенных в виде сетки, имитируют физическую структуру человеческого мозга. Команда успешно проверила возможности памяти сети нанопроводов, используя задачу, аналогичную экспериментам с человеческой психологией. Этот прорыв в нанотехнологии предполагает, что небиологические аппаратные системы потенциально могут воспроизводить мозгоподобное обучение и память и иметь множество реальных приложений, таких как улучшение робототехники и сенсорных устройств в непредсказуемых условиях.

Человеческий интеллект может быть физическим

В новаторском исследовании международная группа ученых показала, что сети нанопроводов могут имитировать функции кратковременной и долговременной памяти человеческого мозга. Этот прорыв прокладывает путь к воспроизведению мозгового обучения и памяти в небиологических системах с потенциальными приложениями в робототехнике и сенсорных устройствах.

Международная группа под руководством ученых из Сиднейского университета продемонстрировала, что нанопроводные сети могут обладать как краткосрочной, так и долговременной памятью, подобно человеческому мозгу.

Исследование было опубликовано сегодня в журнале Science Advances под руководством доктора Алона Леффлера, который получил докторскую степень в Школе физики с сотрудниками в Японии.

«В этом исследовании мы обнаружили, что когнитивные функции более высокого порядка, которые мы обычно связываем с человеческим мозгом, можно эмулировать в небиологическом оборудовании», — сказал доктор Леффлер.

Изменение и укрепление путей сети нанопроводов

Фотография сети нанопроводов (слева), пути изменения и укрепления сети (справа). Кредит: Алон Леффлер

«Эта работа основана на нашем предыдущем исследовании, в котором мы показали, как нанотехнологии могут быть использованы для создания электрического устройства на основе мозга со схемами, подобными нейронным сетям, и сигналами, подобными синапсам .

«Наша текущая работа прокладывает путь к воспроизведению мозгоподобного обучения и памяти в небиологических аппаратных системах и предполагает, что основная природа мозгоподобного интеллекта может быть физической».

Нейронная сеть и нанопроводная сеть

Нейронная сеть (слева) и нанопроводная сеть (справа). Предоставлено: Loeffler et al.

Нанопроводные сети — это тип нанотехнологий, обычно изготавливаемых из крошечных серебряных проводов с высокой проводимостью, невидимых невооруженным глазом, покрытых пластиковым материалом, которые разбросаны друг по другу, как сетка. Провода имитируют аспекты сетевой физической структуры человеческого мозга.

Достижения в области нанопроводных сетей могут предвещать множество реальных приложений, таких как улучшение робототехники или сенсорных устройств, которым необходимо быстро принимать решения в непредсказуемых условиях.

«Эта сеть нанопроволок похожа на синтетическую нейронную сеть, потому что нанопроволоки действуют как нейроны, а места, где они соединяются друг с другом, аналогичны синапсам», — сказал старший автор профессор Зденка Кунчич из Школы физики.

«Вместо того, чтобы реализовать какую-то задачу машинного обучения , в этом исследовании доктор Леффлер сделал еще один шаг вперед и попытался продемонстрировать, что нанопроводные сети выполняют какую-то когнитивную функцию».

Зденка Кунчич Сиднейский университет

Зденка Кунчич. Предоставлено: Сиднейский университет.

Чтобы проверить возможности сети нанопроводов, исследователи дали ей тест, похожий на обычную задачу памяти, используемую в экспериментах по психологии человека, называемую задачей N-Back.

Для человека задание N-Back может включать в себя запоминание определенного изображения кошки из серии кошачьих изображений, представленных в последовательности. Оценка N-Back, равная 7, средняя для людей, указывает на то, что человек может распознать то же изображение, которое появилось семь шагов назад.

Применительно к сети нанопроводов исследователи обнаружили, что она может «запоминать» желаемую конечную точку в электрической цепи на семь шагов назад, что означает 7 баллов в тесте N-Back.

«То, что мы сделали здесь, — это манипулирование напряжениями концевых электродов, чтобы заставить пути измениться, вместо того, чтобы позволить сети просто делать свое дело. Мы заставили пути идти туда, куда мы хотели, — сказал доктор Леффлер.

«Когда мы реализовали это, его память имела гораздо более высокую точность и не уменьшалась со временем, предполагая, что мы нашли способ усилить пути, чтобы подтолкнуть их туда, где мы хотим, и тогда сеть запоминает это.

Алон Леффлер

«Неврологи считают, что именно так работает мозг: одни синаптические связи усиливаются, а другие ослабевают, и считается, что именно так мы предпочтительнее запоминаем некоторые вещи, как мы учимся и так далее».

Исследователи сказали, что когда сеть нанопроводов постоянно укрепляется, она достигает точки, когда это укрепление больше не требуется, поскольку информация консолидируется в памяти.

«Это похоже на разницу между долговременной и кратковременной памятью в нашем мозгу», — сказал профессор Кунчич.

«Если мы хотим запомнить что-то в течение длительного периода времени, нам действительно нужно продолжать тренировать свой мозг, чтобы закрепить это, иначе со временем это просто исчезнет.

«Одна задача показала, что сеть нанопроводов может хранить в памяти до семи элементов на уровнях, значительно превышающих случайные, без обучения с подкреплением и с почти идеальной точностью при обучении с подкреплением».

Ссылка: «Нейроморфное обучение, рабочая память и метапластичность в сетях нанопроволоки», авторы Алон Леффлер, Адриан Диас-Альварес, Руомин Чжу, Натеш Ганеш, Джеймс М. Шайн, Томонобу Накаяма и Зденка Кунчич, 21 апреля 2023 г., Science Advances .

DOI: 10.1126/sciadv.adg3289


Источник: scitechdaily.com

Комментарии: