باحثون يهدفون إلى تعزيز أنظمة الذكاء الاصطناعي بنوع جديد من “خلايا الدماغ”

يتطلع فريق من الباحثين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) إلى تعزيز أداء الشبكات العصبية من خلال دمجها مع هياكل تستند إلى أنواع أخرى من الخلايا في الدماغ. وسيتضمن البحث دمج هياكل تستند إلى الخلايا النجمية في الشبكات العصبية، بهدف تمكين الشبكات العصبية من تغيير كيفية التعامل مع الإشارات عبر الزمن.

تستند الشبكات العصبية العميقة على الشبكات العصبية في دماغ الإنسان. وتتعلم خوارزميات التعلم التعزيزي من أخطائها ونجاحاتها بمرور الوقت، مما يسمح لها بتحقيق تحديات معقدة مثل ألعاب الشطرنج وغو. ومع ذلك، تواجه الشبكات العصبية العميقة صعوبات عند مواجهة مشاكل شائعة يتعامل معها البشر. وأي حالة تتطلب معرفة عامة لم تكتسب في المجال أو البيئة الحالية تكون صعبة للشبكات العصبية العميقة.

وفقًا لمعهد بيكوفر في MIT، يهدف فريق البحث إلى جعل الشبكات العصبية العميقة أكثر متانة وتنوعًا وموثوقية من خلال إضافة نوع من الهياكل المستندة إلى خلايا النجم في الشبكة العصبية.

كما أوضح نيوتن أستاذ علوم الأعصاب في MIT، مريجاناك سور، أن التركيز على الخلايا العصبية أدى إلى إهمال أنواع أخرى من خلايا الدماغ، التي تخدم أدوارًا مهمة في الدماغ. وأوضح سور أن الشبكات العصبية العميقة حتى الآن تواجه صعوبة في النظر في العوامل في البيئة عندما لا تتغير القواعد أو السياق، أو عندما تكون الزمن غير مهم. وفي هذه الحالات، يمكن للشبكة العصبية أن تواجه صعوبة في تتبع الاستراتيجيات الناجحة بمرور الوقت، وتوازن بين استكشاف واستغلال، وتطبيق ما تعلمته على مهام مشابهة في سياق مختلف.

وفقًا لسور، تشير الأدلة الحديثة إلى أن الخلايا النجمية تلعب دورًا مهمًا في تمكين الدماغ من أداء المهام المذكورة أعلاه، بفضل قدرتها على العمل كشبكة موازية تعمل جنبًا إلى جنب مع الخلايا العصبية. وسيسمح إدخال الخلايا النجمية في الشبكة العصبية للذكاء الاصطناعي بدمج المعلومات التي تم جمعها عبر فترات زمنية طويلة، والتعرف على الحالات المماثلة وإعادة توجيه القدرات المكتسبة، وتنظيم الاتصالات الشبكية بين الخلايا العصبية. وتوجه الخلايا النجمية الخلايا العصبية في القشرة الأمامية للدماغ لاستكشاف السيناريوهات ومساعدة الخلايا في الجسم الاسترياتي في استغلال الحالات، وكل ذلك يتم إدارته من خلال Neuromodulators الكيميائية.

وفقًا لسور، تشير الأدلة الحديثة إلى أن الخلايا النجمية تلعب دورًا مهمًا في تمكين الدماغ من أداء المهام المذكورة أعلاه، بفضل قدرتها على العمل كشبكة موازية تعمل جنبًا إلى جنب مع الخلايا العصبية. وسيسمح إدخال الخلايا النجمية في الشبكة العصبية للذكاء الاصطناعي بدمج المعلومات التي تم جمعها عبر فترات زمنية طويلة، والتعرف على الحالات المماثلة وإعادة توجيه القدرات المكتسبة، وتنظيم الاتصالات الشبكية بين الخلايا العصبية. وتوجه الخلايا النجمية الخلايا العصبية في القشرة الأمامية للدماغ لاستكشاف السيناريوهات ومساعدة الخلايا في الجسم الاسترياتي في استغلال الحالات، وكل ذلك يتم إدارته من خلال Neuromodulators الكيميائية.

سيتابع فريق البحث كيف يمكن للخلايا النجمية تعزيز الشبكات العصبية العميقة من خلال مجموعة من التجارب، كلها يتم إجراؤها بواسطة متخصصين مختلفين. وستستخدم نتائج التجارب لتحسين النظرية التي يتبناها فريق البحث. وسيجمع الباحثون البيانات من تجارب بسيطة في الفئران والبشر، وسيقومون بمراقبة كيفية تأثير التغييرات في مناطق الدماغ والخلايا النجمية وال neuromodulators على الأداء.

أخيرًا، سيتابع ألفونسو أراكي وسور الفئران لمعرفة كيف تعمل الخلايا النجمية أثناء تعلمها. وسيقومون بتحريض الخلايا النجمية لمعرفة كيف يؤثر ذلك على عملية التعلم التعزيزي.

كما أوضح الفريق في منحتهم:

“فرضيتنا المركزية هي أن التفاعل بين الخلايا النجمية والخلايا العصبية وال neuromodulators هو مصدر القدرة الحاسوبية التي تمكن الدماغ من أداء التعلم التعزيزي بشكل طبيعي وتجاوز العديد من المشاكل المرتبطة بنظم التعلم التعزيزي الحالية.”