Штучний нейрон наближає роботів до людського рівня свідомості

Здійснюючи сміливий крок до створення машин із людським рівнем інтелекту, науковці сконструювали штучний нейрон, який здатний виконувати функції кількох ділянок мозку. Ця розробка може дозволити роботам сприймати інформацію, навчатися та діяти з такими рівнями адаптивності та чутливості, які раніше вважалися властивими виключно живим організмам.

Пристрій, названий транснейроном (Transneuron), може перемикатися між ролями нейронів у мозку, які задіяні у зорі, плануванні та русі. Розроблений міжнародною командою вчених під керівництвом Університету Лафборо, у співпраці з Інститутом біологічних досліджень Солка та Університетом Південної Каліфорнії, транснейрон є важливим відкриттям у нейроморфних обчисленнях – сфері, яка імітує ефективність та гнучкість мозку на апаратному рівні.

Традиційні штучні нейрони зазвичай виконують лише одну вузько визначену функцію, часто потребуючи великих мереж для обробки навіть базових завдань. Новий транснейрон долає це обмеження.

Тонке налаштування електричних параметрів дозволяє одній одиниці відтворювати нейронні імпульси з трьох різних ділянок мозку із точністю 70-100%. Вони варіюються від стабільних імпульсів до швидких сплесків, що точно віддзеркалює мінливість біологічних нейронів.

Окрім імітації нейронної активності, транснейрон виконує основні обчислювальні функції. Пристрій змінює частоту імпульсів на основі вхідних сигналів і реагує по-різному, коли два сигнали надходять одночасно або з різницею у часі – явище, відоме як часовий код. Зазвичай для відтворення цього ефекту потрібно кілька штучних нейронів, що працюють у тандемі.

Ця здатність стала можливою завдяки нано-компоненту, який називається мемристором. Атоми срібла в мемристорі зміщуються під час проходження електричного струму, утворюючи та руйнуючи провідні містки, що дозволяє пристрою зберігати пам'ять про минулі сигнали та адаптувати свою реакцію, подібно до синаптичної пластичності в мозку. Зміни напруги, опору або температури додатково налаштовують поведінку нейрона без втручання програмного забезпечення.

Наступний крок передбачає інтеграцію мереж транснейронів для створення “кортикального шару мозку на чіпі”. Такі системи можуть стати основою штучних нервових систем для роботів, забезпечуючи сприйняття, адаптацію та навчання в режимі реального часу. Ці мережі обіцяють безперервне, енергоефективне навчання та динамічні реакції, долаючи обмеження сучасних систем штучного інтелекту.

Технологія потенційно може інтегруватися безпосередньо з нервовою системою людини, відкриваючи нові можливості для вивчення нейронної комунікації, лікування неврологічних захворювань або навіть розширення функцій мозку. Транснейрони можуть слугувати експериментальною платформою для досліджень нейронної взаємодії або вивчення появи свідомості в контрольованих умовах.

Опубліковане дослідження свідчить про перехід штучного інтелекту від програмного забезпечення, що імітує функції мозку, до апаратного забезпечення, яке поводиться як сам мозок. Завдяки своїй здатності адаптуватися, обчислювати та змінювати ролі за потребою, транснейрон може стати будівельним блоком для майбутніх самонавчальних роботів та обчислювальних систем нового покоління, які працюють з ефективністю та гнучкістю біологічного мозку.