Vědci cílí na zlepšení systémů umělé inteligence novými typy “mozkových buněk”

Tým výzkumníků z MIT se snaží zlepšit výkon neuronových sítí kombinací s strukturami založenými na jiných typech buněk v mozku. Výzkumný tým bude integrovat struktury založené na astrocytech do neuronových sítí, s cílem umožnit neuronovým sítím měnit, jak jsou jejich signály zpracovávány v čase.

Hluboké neuronové sítě jsou inspirovány neuronovými sítěmi lidského mozku. Algoritmy učení podle odměn se učí z jejich selhání a úspěchů v čase, což jim umožňuje zvládnout složité úkoly, jako jsou hry Šachy a Go. Nicméně, hluboké neuronové sítě mají potíže, když se setkají s běžnými problémy, se kterými se lidé musí vyrovnat. Jakákoli situace, která vyžaduje obecné znalosti, které nebyly získány v aktuálním doméně nebo prostředí, jsou pro hluboké neuronové sítě obtížné.

Podle Picower Institute na MIT, výzkumný tým se snaží učinit hluboké neuronové sítě více robustními, všestrannými a spolehlivými přidáním typu struktury založené na astrocytech do neuronové sítě.

Podle Newtona profesora neurovědy na MIT, Mriganaka Sura, důraz na neurony vedl k tomu, že jiné typy mozkových buněk, které hrají důležité role v mozku, byly zanedbány. Sur vysvětlil, že i současné hluboké neuronové sítě mohou mít potíže s tím, aby考虑ovaly a učily se z faktorů v prostředí, kdy pravidla/kontext se nemění nebo čas je irelevantní. V takových podmínkách může neuronová síť mít potíže s udržením úspěšných strategií v čase, vyvážením探索/exploit trade-off a aplikací toho, co se naučila, na podobné úkoly v jiném kontextu.

Podle Sura, recentní důkazy naznačují, že astrocyty hrají důležitou roli při umožnění mozku vykonávat výše uvedené úkoly, díky jejich schopnosti fungovat jako paralelní síť fungující vedle neuronů. Zavedení astrocytů do neuronové sítě by umožnilo AI integrovat informace shromážděné v dlouhých časových škálách, rozpoznat podobné situace a znovu použít naučené schopnosti a modulovat synaptické spoje mezi neurony. Astrocyty vedou neurony v prefrontální kůře mozku k prozkoumání scénářů a asistují buňkám v striatu při využívání situací, oběma řízenými chemickými neuromodulátory.

Podle Sura, recentní důkazy naznačují, že astrocyty hrají důležitou roli při umožnění mozku vykonávat výše uvedené úkoly, díky jejich schopnosti fungovat jako paralelní síť fungující vedle neuronů. Zavedení astrocytů do neuronové sítě by umožnilo AI integrovat informace shromážděné v dlouhých časových škálách, rozpoznat podobné situace a znovu použít naučené schopnosti a modulovat synaptické spoje mezi neurony. Astrocyty vedou neurony v prefrontální kůře mozku k prozkoumání scénářů a asistují buňkám v striatu při využívání situací, oběma řízenými chemickými neuromodulátory.

Výzkumný tým bude zkoumat, jak astrocyty mohou rozšířit hluboké neuronové sítě prostřednictvím různých experimentů, každý provedený jinými specialisty. Výsledky experimentů budou použity ke zdokonalení teorie, kterou má výzkumný tým. Výzkumníci budou shromažďovat data z jednoduchých experimentů na myších a lidech a sledovat, jak změny v mozkových oblastech, astrocytech a neuromodulátorech ovlivňují výkon.

Nakonec, Alfonso Araque a Sur budou sledovat myši, aby viděli, jak astrocyty fungují, zatímco se učí. Také budou manipulovat astrocyty, aby viděli, jak to ovlivňuje proces učení podle odměn.

Jak je vysvětleno týmem v jejich grantu:

“Naše centrální hypotéza je, že interakce astrocytů s neurony a neuromodulátory je zdrojem výpočetní síly, která umožňuje mozku přirozeně vykonávat učení podle odměn a překonat mnoho problémů spojených se systémy učení podle odměn (RL).”