न्यूरल नेटवर्क्स मानव नींद पैटर्न की नकल करके बेहतर सीखते हैं

कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय – सैन डिएगो में शोधकर्ताओं की एक टीम यह पता लगा रही है कि कृत्रिम न्यूरल नेटवर्क मानव मस्तिष्क की नींद के पैटर्न की नकल करके कैसे विनाशकारी भूलने की समस्या को कम कर सकते हैं।

शोध को पीएलओएस कम्प्यूटेशनल बायोलॉजी में प्रकाशित किया गया था।

औसतन, मनुष्य 24 घंटे में 7 से 13 घंटे की नींद की आवश्यकता होती है। जबकि नींद शरीर को कई तरह से आराम देती है, मस्तिष्क अभी भी बहुत सक्रिय रहता है।

नींद के दौरान सक्रिय मस्तिष्क

मैक्सिम बाज़ेनोव, पीएचडी, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय सैन डिएगो स्कूल ऑफ मेडिसिन में दवा और नींद शोधकर्ता के प्रोफेसर हैं।

“मस्तिष्क नींद के दौरान बहुत व्यस्त रहता है, जो हमने दिन में सीखा है उसे दोहराता है,” बाज़ेनोव कहते हैं। “नींद यादों को पुनर्गठित करने और उन्हें सबसे कुशल तरीके से प्रस्तुत करने में मदद करती है।”

बाज़ेनोव और उनकी टीम ने पहले यह दिखाया है कि नींद तर्कसंगत स्मृति कैसे बनाती है, जो वस्तुओं, लोगों या घटनाओं के बीच मनमाने या अप्रत्यक्ष संबंधों को याद रखने की क्षमता है। यह पुरानी यादों को भूलने से भी बचाता है।

विनाशकारी भूलने की समस्या

कृत्रिम न्यूरल नेटवर्क मानव मस्तिष्क की वास्तुकला से प्रेरणा लेते हैं ताकि एआई प्रौद्योगिकियों और प्रणालियों में सुधार किया जा सके। जबकि इन प्रौद्योगिकियों ने गणना गति के रूप में अतिमानवीय प्रदर्शन हासिल करने में कामयाबी पाई है, उनकी एक बड़ी सीमा है। जब न्यूरल नेटवर्क क्रमिक रूप से सीखते हैं, तो नई जानकारी पिछली जानकारी को एक घटना में मिटा देती है जिसे विनाशकारी भूलने के रूप में जाना जाता है।

“इसके विपरीत, मानव मस्तिष्क निरंतर सीखता है और मौजूदा ज्ञान में नई डेटा को शामिल करता है, और यह आमतौर पर तब सबसे अच्छा सीखता है जब नई प्रशिक्षण नींद की अवधि के साथ बुनी जाती है जो स्मृति समेकन के लिए होती है,” बाज़ेनोव कहते हैं।

टीम ने स्पाइकिंग न्यूरल नेटवर्क का उपयोग किया जो प्राकृतिक तंत्रिका प्रणालियों की नकल करते हैं। इसके बजाय निरंतर संचारित होने के, जानकारी को विशिष्ट समय बिंदुओं पर विशिष्ट घटनाओं, या स्पाइक्स के रूप में प्रसारित किया जाता है।

न्यूरल नेटवर्क में नींद की नकल

शोधकर्ताओं ने पाया कि जब स्पाइकिंग नेटवर्क को नए कार्यों पर प्रशिक्षित किया गया था जिसमें नींद की नकल करने वाली ऑफलाइन अवधि शामिल थी, तो विनाशकारी भूलने की समस्या को कम किया गया था। मानव मस्तिष्क की तरह, शोधकर्ता कहते हैं कि “नींद” नेटवर्क को पुरानी यादों को दोहराने की अनुमति देती है बिना स्पष्ट रूप से पुराने प्रशिक्षण डेटा का उपयोग किए।

“जब हम नई जानकारी सीखते हैं, तो न्यूरॉन्स विशिष्ट क्रम में आग लगाते हैं और यह उनके बीच सिनैप्स को बढ़ाता है,” बाज़ेनोव कहते हैं। “नींद के दौरान, हमारे जाग्रत अवस्था के दौरान सीखे गए स्पाइकिंग पैटर्न स्वतः ही दोहराए जाते हैं। इसे पुनरुत्थान या रिप्ले कहा जाता है।

“सिनैप्टिक प्लास्टिसिटी, जो बदलने या ढालने की क्षमता है, नींद के दौरान अभी भी स्थान पर है और यह स्मृति के प्रतिनिधित्व के लिए सिनैप्टिक वजन पैटर्न को और बढ़ा सकती है, जो भूलने से रोकने या पुराने से नए कार्यों में ज्ञान के हस्तांतरण में मदद कर सकती है।”

टीम ने पाया कि इस दृष्टिकोण को कृत्रिम न्यूरल नेटवर्क पर लागू करने से उन्हें विनाशकारी भूलने से बचने में मदद मिली।

“इसका मतलब था कि ये नेटवर्क मानवों या जानवरों की तरह निरंतर सीख सकते हैं,” बाज़ेनोव जारी रखते हैं। “मानव मस्तिष्क नींद के दौरान जानकारी कैसे संसाधित करता है, यह समझने से मानव विषयों में स्मृति को बढ़ाने में मदद मिल सकती है। नींद की लय को बढ़ाने से बेहतर स्मृति हो सकती है।

“अन्य परियोजनाओं में, हम कंप्यूटर मॉडल का उपयोग करके नींद के दौरान उत्तेजना के लिए ऑप्टिमल रणनीतियों को विकसित करने के लिए उपयोग करते हैं, जैसे कि ध्वनि स्वर, जो नींद की लय को बढ़ाते हैं और सीखने में सुधार करते हैं। यह तब विशेष रूप से महत्वपूर्ण हो सकता है जब स्मृति अनुकूल नहीं है, जैसे कि जब स्मृति बुढ़ापे में या अल्जाइमर रोग जैसी कुछ स्थितियों में कम हो जाती है।”