Cercetătorii descoperă că învățarea poate fi imitată în materia sintetică

Cercetătorii de la Universitatea Rutgers au descoperit că învățarea poate fi imitată în materia sintetică. Învățarea este o caracteristică cheie a inteligenței, iar noua descoperire ar putea avea implicații majore pentru dezvoltarea de algoritmi în inteligența artificială (IA).

Noul studiu a fost publicat în revista PNAS.

Caracteristica fundamentală a oamenilor

Caracteristica fundamentală a învățării la oameni a fost sursa de inspirație pentru dezvoltarea multor tehnologii IA, și îi permite să se adapteze la condiții și medii în schimbare. Cu toate acestea, IA se axează adesea pe emularea logicii umane. Noua descoperire a cercetătorilor oferă o cale pentru a imita cogniția umană în dispozitive care pot învăța, memora și lua decizii similare cu cele ale oamenilor și creierului nostru.

Prin crearea acestei tehnologii în stare solidă, noi algoritmi în IA și calcul neuromorfic ar putea fi dezvoltați cu flexibilitatea de a aborda incertitudini, contradicții și alte aspecte similare prezente în viața noastră de zi cu zi. Calculul neuromorfic construiește sisteme nervoase artificiale pentru a transfera semnale electrice care imită semnalele creierului, și face acest lucru pentru a imita structura și funcționarea generală a creierului uman.

Cercetătorii de la Rutgers au fost alăturați de colegi de la Purdue, Universitatea din Georgia și Laboratorul Național Argonne.

Rolul oxidului de nichel

Împreună, cercetătorii au studiat modul în care conductivitatea electrică a oxidului de nichel, care este un material izolant special, a răspuns după ce mediul său a fost modificat de mai multe ori în intervale de timp diferite.

Subhashish Mandal este un asociat postdoctoral în Departamentul de Fizică și Astronomie de la Rutgers-New Brunswick.

“Scopul nostru a fost să găsim un material ale cărui conductivitate electrică poate fi reglată prin modificarea concentrației de defecte atomice cu stimuli externi, cum ar fi oxigen, ozon și lumină”, a spus Mandal. “Am studiat modul în care acest material se comportă atunci când îl dopăm cu oxigen sau hidrogen, și, mai important, modul în care stimularea externă modifică proprietățile electronice ale materialului.”

Una dintre descoperirile cercetătorilor a fost că, atunci când stimuli de gaz s-au schimbat rapid, materialul nu a putut răspunde pe deplin. În schimb, a rămas într-o stare instabilă în oricare dintre medii, în timp ce răspunsul său a început să scadă.

Cercetătorii au introdus apoi un stimul de nox, cum ar fi ozonul, și materialul a răspuns mai puternic înainte de a scădea din nou.

“Partea cea mai interesantă a rezultatelor noastre este că demonstrează caracteristici universale de învățare, cum ar fi habituarea și sensibilizarea, pe care le găsim de obicei la specii vii”, a spus Mandal. “Aceste caracteristici ale materialului pot inspira noi algoritmi pentru inteligența artificială. La fel cum mișcarea colectivă a păsărilor sau peștilor a inspirat IA, credem că comportamentul colectiv al electronilor într-un solid cuantic poate face același lucru în viitor.

“Domeniul în creștere al IA necesită hardware care să poată găzdui proprietăți de memorie adaptivă dincolo de ceea ce se utilizează în computerele de astăzi”, a continuat el. “Descoperim că izolatorii de oxid de nichel, care istoric au fost limitați la preocupări academice, ar putea fi candidați interesanți pentru a fi testați în viitor pentru computere și robotică inspirate de creier.”