Neuroștiințificii de la Harvard și Google DeepMind creează un creier artificial într-un șoarece 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 șoarece virtual. Publicat în Nature, această inovație deschide noi uși în studiul modului în care creierul controlează mișcările complexe, utilizând tehnici avansate de simulare AI.

Construirea creierului virtual al șoarecelui

Pentru a construi creierul virtual al șoarecelui, echipa de cercetare a utilizat date de înaltă rezoluție înregistrate de la șoareci reali. Cercetătorii de la Harvard au lucrat îndeaproape cu echipa DeepMind pentru a crea un model digital bio-mecanic realist al unui șoarece. Studentul absolvent Diego Aldarondo a colaborat cu cercetătorii de la DeepMind pentru a antrena o rețea neuronală artificială (ANN), care servește ca creier virtual, utilizând puternica tehnică de învățare a mașinilor deep reinforcement learning.

Rețeaua neuronală a fost antrenată pentru a utiliza modele de dinamică inversă, care se crede că sunt utilizate de creierul nostru pentru a ghida mișcarea. 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 după o ceașcă de cafea. Creierul virtual al șoarecelui a învățat să genereze forțele necesare pentru a produce o gamă largă de comportamente, inclusiv cele care nu au fost antrenate în mod explicit, utilizând traiectorii de referință derivate din date reale de la șoareci.

Așa cum a notat Ölveczky, “DeepMind a dezvoltat o linie de producție pentru a antrena agenți bio-mecanici să se miște în medii complexe. Noi pur și simplu nu aveam resursele pentru a rula simulări de acest fel, 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 bio-mecanic realist al unui șoarece, într-un simulator de fizică sofisticat, imitând îndeaproape mișcările unui șoarece real.

Aplicații potențiale

Șoarecele virtual cu creierul său artificial prezintă o abordare nouă pentru a studia circuitele neuronale responsabile de comportamente complexe. Prin studierea modului în care creierul generat de IA controlează mișcările șoarecelui virtual, neuroștiințificii pot obține insight-uri valoroase despre funcționarea intricată a creierelor reale.

Această inovație poate deschide, de asemenea, calea pentru a proiecta 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 de “neuroștiință virtuală”, în care animalele simulate de IA 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, conducând potențial la noi strategii de tratament.

Următorul pas: Mai multă autonomie pentru șoarecele virtual

Pe baza acestei lucrări de pionierat, cercetătorii plănuiesc să acorde șoarecelui virtual mai multă autonomie pentru a rezolva sarcini asemănătoare celor întâlnite de șoarecii reali. Așa cum explică Ölveczky, “Din experimentele noastre, avem multe idei despre modul în care se rezolvă astfel de sarcini și despre modul în care algoritmii de învățare care stau la baza achiziționării de comportamente îndemânate sunt implementați.”

Prin acordarea șoarecelui virtual mai multă independență, oamenii de știință pot testa teoriile lor despre algoritmii de învățare care permit achiziționarea 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 șoarecii 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, neuroștiințificii și cercetătorii AI pot lucra împreună pentru a dezlega misterele creierului și a crea sisteme mai inteligente și adaptabile.