Peneliti Berusaha Meningkatkan Sistem AI dengan Jenis “Sel Otak” Baru

Sebuah tim peneliti yang berbasis di MIT berusaha meningkatkan kinerja jaringan neural dengan menggabungkannya dengan struktur yang berbasis pada jenis sel lain di otak. Tim peneliti akan mengintegrasikan struktur yang berbasis pada astrocytes ke dalam jaringan neural, dengan tujuan memungkinkan jaringan neural untuk mengubah cara mereka menangani sinyal di seluruh skala waktu.

Jaringan neural yang dalam terinspirasi oleh jaringan neural otak manusia. Algoritma pembelajaran penguatan belajar dari kegagalan dan kesuksesan mereka seiring waktu, memungkinkan mereka untuk menguasai tantangan kompleks seperti permainan Catur dan Go. Namun, jaringan neural yang dalam memiliki kesulitan ketika mereka menghadapi masalah umum yang dihadapi manusia. Situasi apa pun yang memerlukan pengetahuan umum yang tidak diperoleh dalam domain atau lingkungan saat ini sangat sulit bagi jaringan neural yang dalam untuk menanganinya.

Menurut Institut Picower MIT, tim peneliti berusaha membuat jaringan neural yang dalam lebih kuat, serbaguna, dan dapat diandalkan dengan menambahkan jenis struktur yang berbasis pada sel astrocytes ke dalam jaringan neural.

Menurut Newton Professor of Neuroscience di MIT, Mriganak Sur, penekanan pada neuron telah menyebabkan jenis sel otak lainnya, yang memiliki peran penting di otak, diabaikan. Sur menjelaskan bahwa bahkan jaringan neural yang dalam yang paling canggih saat ini dapat berjuang untuk mempertimbangkan dan belajar dari faktor-faktor di lingkungan ketika aturan/konteks tidak berubah atau waktu tidak relevan. Dalam kondisi seperti itu, jaringan neural dapat berjuang untuk mempertahankan strategi yang sukses seiring waktu, mengimbangkan perdagangan antara eksplorasi dan eksploitasi, dan menerapkan apa yang telah dipelajari ke tugas-tugas serupa dalam konteks yang berbeda.

Menurut Sur, bukti baru menunjukkan bahwa astrocytes memainkan peran penting dalam memungkinkan otak untuk melakukan tugas-tugas di atas, berkat kemampuan mereka untuk berfungsi sebagai jaringan paralel yang beroperasi di samping neuron. Mengenalkan astrocytes ke dalam jaringan neural akan memungkinkan AI untuk mengintegrasikan informasi yang dikumpulkan di seluruh skala waktu, mengenali situasi yang serupa dan memanfaatkan kembali kemampuan yang dipelajari, dan memodulasi koneksi sinaptik antara neuron. Astrocytes membimbing neuron di korteks prefrontal otak untuk menjelajahi skenario dan membantu sel-sel di striatum dalam mengeksploitasi situasi, keduanya dikelola melalui neuromodulator kimia.

Menurut Sur, bukti baru menunjukkan bahwa astrocytes memainkan peran penting dalam memungkinkan otak untuk melakukan tugas-tugas di atas, berkat kemampuan mereka untuk berfungsi sebagai jaringan paralel yang beroperasi di samping neuron. Mengenalkan astrocytes ke dalam jaringan neural akan memungkinkan AI untuk mengintegrasikan informasi yang dikumpulkan di seluruh skala waktu, mengenali situasi yang serupa dan memanfaatkan kembali kemampuan yang dipelajari, dan memodulasi koneksi sinaptik antara neuron. Astrocytes membimbing neuron di korteks prefrontal otak untuk menjelajahi skenario dan membantu sel-sel di striatum dalam mengeksploitasi situasi, keduanya dikelola melalui neuromodulator kimia.

Tim peneliti akan menyelidiki bagaimana astrocytes dapat meningkatkan jaringan neural yang dalam melalui berbagai eksperimen, masing-masing dilakukan oleh spesialis yang berbeda. Hasil eksperimen akan digunakan untuk memperbaiki teori yang dipegang oleh tim peneliti. Peneliti akan mengumpulkan data dari eksperimen sederhana pada tikus dan manusia dan memantau bagaimana perubahan di wilayah otak, astrocytes, dan neuromodulator mempengaruhi kinerja.

Akhirnya, Alfonso Araque dan Sur akan memantau tikus untuk melihat bagaimana astrocytes beroperasi ketika mereka belajar. Mereka juga akan memanipulasi astrocytes untuk melihat bagaimana itu mempengaruhi proses pembelajaran penguatan.

Seperti yang dijelaskan oleh tim dalam proposal mereka:

“Hipotesis sentral kami adalah bahwa interaksi antara astrocytes dengan neuron dan neuromodulator adalah sumber dari kekuatan komputasi yang memungkinkan otak untuk secara alami melakukan pembelajaran penguatan dan mengatasi banyak masalah yang terkait dengan sistem pembelajaran penguatan (RL) yang paling canggih.”