Cercetători de la Harvard și Google DeepMind creează creier artificial într-un șobolan virtual

Într-o colaborare impresionantă, cercetătorii de la Universitatea Harvard s-au unit cu oamenii de știință de la Google DeepMind pentru a crea un creier artificial pentru un șobolan virtual. Publicat în Nature, această inovație deschide noi uși în studiul modului în care creierul controlează mișcările complexe folosind tehnici avansate de simulare cu inteligență artificială.

Construirea creierului virtual al șobolanului

Pentru a construi creierul virtual al șobolanului, echipa de cercetare a utilizat date de înaltă rezoluție înregistrate de la șobolani reali. Cercetătorii de la Harvard au lucrat îndeaproape cu echipa DeepMind pentru a crea un model digital biomecanic realist al unui șobolan. Studentul masterand Diego Aldarondo a colaborat cu cercetătorii DeepMind pentru a antrena o rețea neurală artificială (ANN), care servește ca creier virtual, folosind puternica tehnică de învățare automată învățare prin întărire profundă.

Rețeaua neurală a fost antrenată să utilizeze modele de dinamică inversă, care se crede că sunt folosite de creierul nostru pentru a ghida mișcările. Aceste modele permit creierului să calculeze traiectoria necesară și să o traducă în comenzi motorii pentru a atinge o mișcare dorită, cum ar fi a ajunge la o cană de cafea. Rețeaua neurală a șobolanului virtual a învățat să genereze forțele necesare pentru a produce o gamă largă de comportamente, inclusiv cele care nu au fost antrenate în mod explicit, folosind traiectorii de referință derivate din date reale de la șobolani.

Așa cum a notat Ölveczky, “DeepMind a dezvoltat o linie de antrenament pentru agenți biomecanici pentru a se deplasa în medii complexe. Noi pur și simplu nu am avut resursele pentru a rula simulări de acest gen, pentru a antrena aceste rețele.” Colaborarea a fost “fantastică”, a adăugat el, subliniind rolul crucial jucat de oamenii de știință de la DeepMind în realizarea acestei inovații.

Rezultatul este un creier virtual capabil să controleze un model 3D realist biomecanic al unui șobolan, într-un simulator de fizică sofisticat, imitând mișcările unui șobolan real.

Aplicații potențiale

Șobolanul virtual cu creierul său artificial prezintă o abordare nouă pentru studierea circuitelor neuronale responsabile de comportamente complexe. Prin studierea modului în care creierul generat de inteligență artificială controlează mișcările șobolanului virtual, neuroștiinții pot obține insight-uri valoroase despre funcționarea intricată a creierelor reale.

Această inovație poate deschide, de asemenea, calea pentru proiectarea unor sisteme de control robotic mai avansate. Așa cum sugerează Ölveczky, “În timp ce laboratorul nostru este interesat de întrebări fundamentale despre modul în care funcționează creierul, platforma poate fi utilizată, de exemplu, pentru a proiecta sisteme de control robotic mai bune.” Prin înțelegerea modului în care creierul virtual generează comportamente complexe, cercetătorii pot dezvolta roboți mai sofisticați și adaptați.

Poate cel mai interesant, această cercetare poate permite un nou domeniu al “neuroștiinței virtuale”, în care animalele simulate de inteligență artificială servesc ca modele convenabile și complet transparente pentru studiul creierului, chiar și în stări de boală. Aceste simulări pot oferi o fereastră fără precedent în mecanismele neuronale din spatele diferitelor afecțiuni neurologice, posibil ducând la noi strategii de tratament.

Următorul pas: Mai multă autonomie pentru șobolanul virtual

Pe baza acestei lucrări inovatoare, cercetătorii plănuiesc să acorde șobolanului virtual mai multă autonomie pentru a rezolva sarcini asemănătoare cu cele întâlnite de șobolanii reali. Așa cum explică Ölveczky, “Din experimentele noastre, avem multe idei despre modul în care astfel de sarcini sunt rezolvate și despre modul în care algoritmii de învățare care stau la baza dobândirii de comportamente îndemânate sunt implementați.”

Prin acordarea șobolanului virtual de mai multă independență, oamenii de știință pot testa teoriile lor despre algoritmii de învățare care permit dobândirea de noi abilități. Acest lucru poate oferi insight-uri valoroase despre modul în care creierul real învață și se adaptează la noi provocări.

În cele din urmă, scopul este de a avansa înțelegerea noastră despre modul în care creierul real generează comportamente complexe. “Vrem să începem să utilizăm șobolanii virtuali pentru a testa aceste idei și a ajuta la avansarea înțelegerii noastre despre modul în care creierul real generează comportamente complexe”, afirmă Ölveczky. Prin continuarea rafinării și extinderii acestei abordări inovatoare, neuroștiinții și cercetătorii în inteligență artificială pot lucra împreună pentru a dezlega misterele creierului și a crea sisteme mai inteligente și adaptabile.