חוקרים שואפים לשפר מערכות בינה מלאכותית עם סוגים חדשים של "תאי מוח"

צוות חוקרים המבוסס ב-MIT שואף לשפר את הביצועים של רשתות עצביות על ידי שילובן עם מבנים המבוססים על סוגים אחרים של תאים במוח. צוות המחקר ישלב מבנים המבוססים על אסטרוציטים ברשתות עצביות, במטרה לאפשר לרשתות עצביות לשנות את אופן הטיפול באותות שלהן על פני טווחי זמן.

רשתות עצביות עמוקות נוצרות בהשראת הרשתות העצביות של המוח האנושי. אלגוריתמי למידת חיזוק לומדים מהכישלונות וההצלחות שלהם לאורך זמן, ומאפשרים להם לשלוט באתגרים מורכבים כמו משחקי שחמט וגו. עם זאת, רשתות עצביות עמוקות מתקשות כשהן נתקלות בבעיות נפוצות שבני אדם נאלצים להתמודד איתן. כל מצב הדורש ידע כללי שלא נצבר בתחום או בסביבה הנוכחית קשה לרשתות עצביות עמוקות להתמודד איתן.

לפי מכון Picow של MIT, צוות המחקר שואף להפוך רשתות עצביות עמוקות ליותר חזקות, צדדיות ואמינות על ידי הוספת סוג של מבנה המבוסס על תאי אסטרוציטים לרשת העצבית.

כפי שהסביר ניוטון פרופסור למדעי המוח ב-MIT, מריגאנאק סור, הדגש על נוירונים הוביל להתעלמות מסוגים אחרים של תאי מוח, המשרתים תפקידים חשובים במוח. סור הסביר שכרגע אפילו רשתות עצבים עמוקות מתקדמות עשויות להתקשות להתחשב בגורמים בסביבה וללמוד מהם כאשר הכללים/הקשר אינם משתנים או שהזמן אינו רלוונטי. בתנאים כאלה, רשת עצבית יכולה להיאבק במעקב אחר אסטרטגיות מוצלחות לאורך זמן, איזון הפשרה של חקר/ניצול ויישום מה שהיא למדה על משימות דומות בהקשר אחר.

לפי סור, עדויות אחרונות מצביעות על כך שאסטרוציטים ממלאים תפקיד חשוב במתן אפשרות למוח לבצע את המשימות הנ"ל, הודות ליכולתם לתפקד כרשת מקבילה הפועלת לצד הנוירונים. הכנסת אסטרוציטים לרשת עצבית תאפשר ל-AI לשלב מידע שנאסף על פני טווחי זמן ארוכים, לזהות מצבים דומים ולעשות שימוש מחדש ביכולות שנלמדו, ולהתאים את הקשרים הסינפטיים בין נוירונים. אסטרוציטים מנחים נוירונים בקליפת המוח הקדם-מצחית לחקור תרחישים ולסייע לתאים בסטריאטום בניצול מצבים, שניהם מנוהלים באמצעות נוירומודולטורים כימיים.

לפי סור, עדויות אחרונות מצביעות על כך שאסטרוציטים ממלאים תפקיד חשוב במתן אפשרות למוח לבצע את המשימות הנ"ל, הודות ליכולתם לתפקד כרשת מקבילה הפועלת לצד הנוירונים. הכנסת אסטרוציטים לרשת עצבית תאפשר ל-AI לשלב מידע שנאסף על פני טווחי זמן ארוכים, לזהות מצבים דומים ולעשות שימוש מחדש ביכולות שנלמדו, ולשנות את הקשרים הסינפטיים בין נוירונים. אסטרוציטים מנחים נוירונים בקליפת המוח הקדם-מצחית לחקור תרחישים ולסייע לתאים בסטריאטום בניצול מצבים, שניהם מנוהלים באמצעות נוירומודולטורים כימיים.

צוות המחקר יחקור כיצד אסטרוציטים יכולים להגדיל רשתות עצביות עמוקות באמצעות מגוון ניסויים, כל אחד מבוצע על ידי מומחים שונים. תוצאות הניסוי ישמשו כדי לחדד את התיאוריה שבידי צוות המחקר. החוקרים יאספו נתונים מניסויים פשוטים בעכברים ובבני אדם ויעקוב אחר האופן שבו שינויים באזורי מוח, אסטרוציטים ונוירומודולטורים משפיעים על הביצועים.

לבסוף, אלפונסו אראק וסור יפקחו על עכברים כדי לראות כיצד אסטרוציטים פועלים בזמן שהם לומדים. הם גם יבצעו מניפולציות על האסטרוציטים כדי לראות כיצד זה משפיע על תהליך למידת החיזוק.

כפי שהוסבר על ידי הצוות במענק שלהם:

"ההשערה המרכזית שלנו היא שאינטראקציה של אסטרוציטים עם נוירונים ונוירו-מודולטורים היא המקור ליכולת חישובית המאפשרת למוח לבצע למידת תגמול באופן טבעי ולהתגבר על בעיות רבות הקשורות למערכות למידת חיזוק (RL) מתקדמות".