Ilmuwan Saraf Harvard dan Google DeepMind Membuat Otak Buatan di Tikus Virtual

Dalam sebuah kolaborasi yang mengesankan, peneliti di Universitas Harvard telah bergabung dengan ilmuwan Google DeepMind untuk membuat otak buatan untuk tikus virtual. Dipublikasikan di Nature, inovasi ini membuka pintu baru dalam mempelajari bagaimana otak mengontrol gerakan kompleks menggunakan teknik simulasi AI yang canggih.

Membangun Otak Tikus Virtual

Untuk membangun otak tikus virtual, tim peneliti menggunakan data resolusi tinggi yang direkam dari tikus nyata. Peneliti Harvard bekerja sama dengan tim DeepMind untuk membangun model digital biomekanis yang realistis dari seekor tikus. Mahasiswa pascasarjana Diego Aldarondo berkolaborasi dengan peneliti DeepMind untuk melatih jaringan saraf buatan (ANN), yang berfungsi sebagai otak virtual, menggunakan teknik pembelajaran mesin yang kuat pembelajaran penguatan dalam.

Jaringan saraf dilatih untuk menggunakan model dinamika invers, yang diyakini digunakan oleh otak kita untuk memandu gerakan. Model ini memungkinkan otak untuk menghitung trajektori yang diperlukan dan menerjemahkannya menjadi perintah motor untuk mencapai gerakan yang diinginkan, seperti mengambil cangkir kopi. Jaringan saraf tikus virtual belajar untuk menghasilkan gaya yang diperlukan untuk menghasilkan berbagai perilaku, termasuk yang tidak secara eksplisit dilatih, dengan menggunakan trajektori referensi yang berasal dari data tikus nyata.

Seperti yang dicatat oleh Ölveczky, “DeepMind telah mengembangkan pipa untuk melatih agen biomekanis untuk bergerak di sekitar lingkungan yang kompleks. Kami tidak memiliki sumber daya untuk menjalankan simulasi seperti itu, untuk melatih jaringan ini.” Kolaborasi ini “fantastis”, tambahnya, menekankan peran penting yang dimainkan oleh ilmuwan DeepMind dalam mencapai inovasi ini.

Hasilnya adalah otak virtual yang dapat mengontrol model tikus 3D yang realistis secara biomekanis dalam simulator fisika yang canggih, yang meniru gerakan tikus nyata dengan sangat baik.

Aplikasi Potensial

Tikus virtual dengan otak buatan ini menyajikan pendekatan baru untuk menyelidiki sirkuit saraf yang bertanggung jawab atas perilaku kompleks. Dengan mempelajari bagaimana otak AI yang dihasilkan mengontrol gerakan tikus virtual, ilmuwan saraf dapat memperoleh wawasan berharga tentang cara kerja otak nyata.

Inovasi ini juga dapat membuka jalan bagi pengembangan sistem kontrol robot yang lebih canggih. Seperti yang disarankan oleh Ölveczky, “Sementara laboratorium kami tertarik pada pertanyaan fundamental tentang bagaimana otak bekerja, platform ini dapat digunakan, sebagai contoh, untuk mengembangkan sistem kontrol robot yang lebih baik.” Dengan memahami bagaimana otak virtual menghasilkan perilaku kompleks, peneliti mungkin dapat mengembangkan robot yang lebih canggih dan adaptif.

Mungkin yang paling menarik, penelitian ini dapat memungkinkan bidang “neuroscience virtual”, di mana hewan yang disimulasikan oleh AI berfungsi sebagai model yang nyaman dan transparan untuk mempelajari otak, bahkan dalam keadaan penyakit. Simulasi ini dapat menyediakan jendela yang belum pernah ada sebelumnya ke dalam mekanisme saraf di balik berbagai kondisi neurologis, yang berpotensi mengarah pada strategi pengobatan baru.

Langkah Selanjutnya: Otonomi Tikus Virtual yang Lebih Besar

Membangun atas karya ini, peneliti berencana untuk memberikan tikus virtual lebih banyak otonomi untuk menyelesaikan tugas yang mirip dengan yang dihadapi oleh tikus nyata. Seperti yang dijelaskan oleh Ölveczky, “Dari eksperimen kami, kami memiliki banyak ide tentang bagaimana tugas-tugas tersebut diselesaikan, dan bagaimana algoritma pembelajaran yang mendasari akuisisi perilaku yang terampil diimplementasikan.”

Dengan memberikan tikus virtual lebih banyak kemandirian, ilmuwan dapat menguji teori mereka tentang algoritma pembelajaran yang memungkinkan akuisisi keterampilan baru. Ini dapat memberikan wawasan berharga tentang bagaimana otak nyata belajar dan beradaptasi dengan tantangan baru.

Pada akhirnya, tujuan adalah untuk memajukan pemahaman kita tentang bagaimana otak nyata menghasilkan perilaku kompleks. “Kami ingin mulai menggunakan tikus virtual untuk menguji ide-ide ini dan membantu memajukan pemahaman kita tentang bagaimana otak nyata menghasilkan perilaku kompleks,” kata Ölveczky. Dengan terus memperbaiki dan memperluas pendekatan inovatif ini, ilmuwan saraf dan peneliti AI dapat bekerja sama untuk memecahkan misteri otak dan menciptakan sistem yang lebih cerdas dan adaptif.