يهدف الباحثون إلى تعزيز أنظمة الذكاء الاصطناعي بأنواع جديدة من "خلايا الدماغ"

يهدف فريق من الباحثين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا إلى تحسين أداء الشبكات العصبية من خلال دمجها مع الهياكل القائمة على أنواع أخرى من الخلايا في الدماغ. سيعمل فريق البحث على دمج الهياكل القائمة على الخلايا النجمية في الشبكات العصبية ، بهدف السماح للشبكات العصبية بتغيير كيفية التعامل مع إشاراتها عبر النطاقات الزمنية.

الشبكات العصبية العميقة مستوحاة من الشبكات العصبية للدماغ البشري. تتعلم خوارزميات التعلم المعزز من إخفاقاتها ونجاحاتها بمرور الوقت ، مما يسمح لها بإتقان التحديات المعقدة مثل ألعاب Chess and Go. ومع ذلك ، تواجه الشبكات العصبية العميقة صعوبة عندما تواجه مشاكل شائعة يتعين على البشر التعامل معها. أي موقف يتطلب معرفة عامة لم يتم اكتسابها في المجال أو البيئة الحالية يصعب على الشبكات العصبية العميقة التعامل معها.

وفقًا لمعهد بيكاور التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، يهدف فريق البحث إلى جعل الشبكات العصبية العميقة أكثر قوة وتنوعًا وموثوقية عن طريق إضافة نوع من الهياكل القائمة على الخلايا النجمية إلى الشبكة العصبية.

كما أوضح أستاذ نيوتن لعلم الأعصاب في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، مريجاناك سور ، فإن التركيز على الخلايا العصبية أدى إلى تجاهل أنواع أخرى من خلايا الدماغ ، التي تؤدي أدوارًا مهمة في الدماغ. أوضح سور أنه في الوقت الحالي ، حتى الشبكات العصبية العميقة الحديثة يمكن أن تواجه صعوبة في التفكير والتعلم من العوامل في بيئة عندما لا تختلف القواعد / السياق أو يكون الوقت غير ذي صلة. في مثل هذه الظروف ، يمكن للشبكة العصبية أن تكافح من أجل تتبع الاستراتيجيات الناجحة بمرور الوقت ، وتحقيق التوازن بين الاستكشاف / الاستغلال ، وتطبيق ما تعلمته على مهام مماثلة في سياق مختلف.

وفقًا لسور ، تشير الأدلة الحديثة إلى أن الخلايا النجمية تلعب دورًا مهمًا في تمكين الدماغ من تنفيذ المهام المذكورة أعلاه ، وذلك بفضل قدرتها على العمل كشبكة متوازية تعمل جنبًا إلى جنب مع الخلايا العصبية. من شأن إدخال الخلايا النجمية في شبكة عصبية أن يسمح للذكاء الاصطناعي بدمج المعلومات التي تم جمعها عبر نطاقات زمنية طويلة ، والتعرف على المواقف المماثلة وإعادة توظيف القدرات المكتسبة ، ووحدة الاتصالات المشبكية بين الخلايا العصبية. تقوم الخلايا النجمية بتوجيه الخلايا العصبية في قشرة الفص الجبهي للدماغ لاستكشاف السيناريوهات ومساعدة الخلايا في المخطط في المواقف المستغلة ، وكلاهما مشبَّك من خلال المُعدِّلات العصبية الكيميائية.

وفقًا لسور ، تشير الأدلة الحديثة إلى أن الخلايا النجمية تلعب دورًا مهمًا في تمكين الدماغ من تنفيذ المهام المذكورة أعلاه ، وذلك بفضل قدرتها على العمل كشبكة متوازية تعمل جنبًا إلى جنب مع الخلايا العصبية. سيسمح إدخال الخلايا النجمية في شبكة عصبية للذكاء الاصطناعي بدمج المعلومات التي تم جمعها عبر نطاقات زمنية طويلة ، والتعرف على المواقف المماثلة وإعادة توظيف القدرات المكتسبة ، وتعديل الروابط المتشابكة بين الخلايا العصبية. تقوم الخلايا النجمية بتوجيه الخلايا العصبية في قشرة الفص الجبهي للدماغ لاستكشاف السيناريوهات ومساعدة الخلايا في المخطط في المواقف المستغلة ، وكلاهما مشبَّك من خلال المُعدِّلات العصبية الكيميائية.

سيقوم فريق البحث بالتحقيق في الكيفية التي يمكن بها للخلايا النجمية أن تزيد من الشبكات العصبية العميقة من خلال مجموعة متنوعة من التجارب ، يجري كل منها بواسطة متخصصين مختلفين. سيتم استخدام النتائج التجريبية لتحسين النظرية التي يتبناها فريق البحث. سيقوم الباحثون بجمع البيانات من التجارب البسيطة في كل من الفئران والبشر ومراقبة كيفية تأثير التغيرات في مناطق الدماغ والخلايا النجمية والمعدلات العصبية على الأداء.

أخيرًا ، سيراقب ألفونسو أراك وسور الفئران ليروا كيف تعمل الخلايا النجمية أثناء التعلم. سوف يتلاعبون أيضًا بالخلايا النجمية ليروا كيف يؤثر ذلك على عملية التعلم المعزز.

كما هو موضح من قبل الفريق في منحتهم:

"فرضيتنا المركزية هي أن تفاعل الخلايا النجمية مع الخلايا العصبية والمعدلات العصبية هو مصدر البراعة الحسابية التي تمكن الدماغ من أداء التعلم المكافئ بشكل طبيعي والتغلب على العديد من المشكلات المرتبطة بأحدث أنظمة التعلم المعزز (RL)."