Δίκτυα Νοημοσύνης Μοντελοποιημένα στο Ανθρώπινο Εγκέφαλο Μπορούν να Εκτελέσουν Κогνιτικές Λειτουργίες

Μια νέα μελέτη από το Πανεπιστήμιο McGill λεπτομερίζει πώς τα δίκτυα τεχνητής νοημοσύνης (AI) μοντελοποιημένα στο ανθρώπινο εγκέφαλο μπορούν να εκτελέσουν κогνιτικές λειτουργίες αποτελεσματικά.

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Machine Intelligence στις 9 Αυγούστου.

Ανακατασκευή του Μοτίβου Συνδεσιμότητας του Εγκεφάλου

Η ομάδα των ερευνητών εξέτασε αρχικά δεδομένα MRI από ένα μεγάλο αποθετήριο Ανοιχτής Επιστήμης πριν ανακατασκευάσουν ένα μοτίβο συνδεσιμότητας του εγκεφάλου. Αυτό το μοτίβο συνδεσιμότητας του εγκεφάλου εφαρμόστηκε στη συνέχεια σε ένα τεχνητό νευρωνικό δίκτυο (ANN), το οποίο είναι ένα σύστημα υπολογιστών που λειτουργεί με παρόμοιο τρόπο με τον βιολογικό εγκέφαλο.

Το ANN εκπαιδεύτηκε από μια ομάδα ερευνητών στο The Neuro (Μοντρεαλικό Νευρολογικό Ινστιτούτο-Νοσοκομείο) και το Ινστιτούτο Τεχνητής Νοημοσύνης του Κεμπέκ, και έμαθε να εκτελεί μια κогνιτική λειτουργία μνήμης. Η ομάδα παρατήρησε το ANN καθώς εργαζόταν για την ολοκλήρωση της λειτουργίας.

Υπάρχουν δύο основικοί παράγοντες που κάνουν αυτήν την προσέγγιση να ξεχωρίζει σε σύγκριση με προηγούμενες μελέτες για τη συνδεσιμότητα του εγκεφάλου. Προηγούμενες μελέτες συχνά περιελάμβαναν την περιγραφή της οργάνωσης του εγκεφάλου χωρίς να δίνουν πολλή προσοχή σε πώς εκτελεί υπολογισμούς και λειτουργίες. Από την άλλη πλευρά, τα παραδοσιακά ANN βασίζονται σε τυχαίες δομές, οι οποίες δεν αντιπροσωπεύουν με ακρίβεια τον τρόπο με τον οποίο οργανώνονται τα δίκτυα του εγκεφάλου.

Με την νέα προσέγγιση, οι ερευνητές ενσωμάτωσαν τη συνδεσιμότητα του εγκεφάλου στη κατασκευή αρχιτεκτονημάτων ANN, τα οποία πίστευαν ότι θα παρείχαν πληροφορίες σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο η διασύνδεση του εγκεφάλου υποστηρίζει συγκεκριμένες κогνιτικές ικανότητες. Επίσης, ζητούσαν να εξαγάγουν νέες αρχές σχεδιασμού για τεχνητά δίκτυα.

Τα Ευρήματα της Ομάδας

Η ομάδα ανακάλυψε ότι τα ANN με συνδεσιμότητα του ανθρώπινου εγκεφάλου, ή νευρομορφικά νευρωνικά δίκτυα, εκτέλεσαν κогνιτικές λειτουργίες μνήμης με περισσότερη ευελιξία και αποτελεσματικότητα από άλλες αρχιτεκτονικές. Τα νευρομορφικά νευρωνικά δίκτυα ήταν ικανά να χρησιμοποιούν την ίδια υποκείμενη αρχιτεκτονική για eine ευρεία γκάμα μαθησιακών ικανοτήτων, οι οποίες εκτείνονται σε διάφορους контекστ.

Ο Bratislav Misic είναι ερευνητής στο The Neuro και ο старший συγγραφέας της έρευνας.

“Το πρότζεκτ ενώνει δύο ζωντανούς και ταχέως εξελισσόμενους επιστημονικούς κλάδους,” λέει ο Misic. “Η νευροεπιστήμη και η AI μοιράζονται κοινούς ρίζες, αλλά έχουν πρόσφατα διαφοροποιηθεί. Η χρήση τεχνητών δικτύων θα μας βοηθήσει να κατανοήσουμε πώς η δομή του εγκεφάλου υποστηρίζει τη λειτουργία του εγκεφάλου. Αντιστρόφως, η χρήση εμπειρικών δεδομένων για τη δημιουργία νευρωνικών δικτύων θα αποκαλύψει αρχές σχεδιασμού για την κατασκευή καλύτερης AI. Έτσι, τα δύο θα μας βοηθήσουν να ενημερωθούμε αμοιβαία και να εμπλουτίσουμε την κατανόησή μας για τον εγκέφαλο.”

Η έρευνα χρηματοδοτήθηκε εν μέρει από το Canada First Research Excellence Fund, το οποίο απονεμήθηκε στο Πανεπιστήμιο McGill για την πρωτοβουλία Healthy Brains, Healthy Lives. Χρηματοδότηση παρέχθηκε επίσης από το Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada, Fonds de Recherche du Québec — Santé, Canadian Institute for Advanced Research, Canada Research Chairs, Fonds de Recherche du Québec — Nature et Technologies, και Centre UNIQUE (Union of Neuroscience and Artificial Intelligence).