นักวิทยาศาสตร์ประสาทวิทยาแห่งฮาร์วาร์ดและ Google DeepMind สร้างสมองเทียมในหนูเสมือน

ในความร่วมมือที่น่าประทับใจ นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดได้ร่วมมือกับนักวิทยาศาสตร์จาก Google DeepMind เพื่อสร้างสมองเทียมสำหรับหนูเสมือน ตีพิมพ์ใน Nature, การผสมผสานนวัตกรรมนี้เปิดประตูใหม่ในการศึกษาว่าสมองควบคุมการเคลื่อนไหวที่ซับซ้อนโดยใช้เทคนิคการจำลอง AI ที่ทันสมัย

การสร้างสมองหนูเสมือน

ในการสร้างสมองของหนูเสมือน ทีมวิจัยได้ใช้ข้อมูลที่บันทึกจากหนูจริง นักวิจัยจากฮาร์วาร์ดได้ทำงานอย่างใกล้ชิดกับทีม DeepMind เพื่อสร้างแบบจำลองดิจิทัลที่มีจริยธรรมของหนู นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา Diego Aldarondo ได้ร่วมมือกับนักวิจัยจาก DeepMind เพื่อฝึก เครือข่ายประสาทเทียม (ANN) ซึ่งทำหน้าที่เป็นสมองเสมือน โดยใช้เทคนิคการเรียนรู้ของเครื่อง การเรียนรู้แบบเสริมกำลังลึก

เครือข่ายประสาทเทียมได้รับการฝึกให้ใช้แบบจำลองพลศาสตร์ผกผัน ซึ่งเชื่อกันว่าสมองของเรานำมาใช้ในการควบคุมการเคลื่อนไหว แบบจำลองเหล่านี้ช่วยให้สมองสามารถคำนวณเส้นทางที่จำเป็นและแปลเป็นคำสั่งการเคลื่อนไหวเพื่อให้ได้การเคลื่อนไหวที่ต้องการ เช่น การเอื้อมมือไปหยิบถ้วยกาแฟ สมองเสมือนของหนูได้เรียนรู้ที่จะสร้างแรงที่จำเป็นในการแสดงพฤติกรรมที่หลากหลาย รวมถึงพฤติกรรมที่ไม่ได้รับการฝึกโดยตรง โดยใช้เส้นทางอ้างอิงที่ได้รับจากข้อมูลหนูจริง

ตามที่ Ölveczky กล่าวว่า “DeepMind ได้พัฒนากระบวนการฝึกอบรมตัวแทนชีวกลศาสตร์เพื่อเคลื่อนไหวในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อน เราไม่มีทรัพยากรในการรันการจำลองเช่นนี้ เพื่อฝึกเครือข่ายเหล่านี้” การร่วมมือครั้งนี้ “น่าเหลือเชื่อ” เขาเสริม โดยเน้นถึงบทบาทสำคัญที่นักวิจัยจาก DeepMind มีต่อการบรรลุผลลัพธ์นี้

ผลลัพธ์คือสมองเสมือนที่สามารถควบคุมแบบจำลองหนู 3 มิติที่มีจริยธรรมภายในซิมูเลเตอร์พลศาสตร์ที่ซับซ้อน ซึ่งเลียนแบบการเคลื่อนไหวของหนูจริงได้อย่างใกล้เคียง

การประยุกต์ใช้ที่เป็นไปได้

หนูเสมือนที่มีสมองเทียมนำเสนอแนวทางใหม่สำหรับการสำรวจวงจรประสาทที่รับผิดชอบต่อพฤติกรรมที่ซับซ้อน โดยการ изучาว่าสมอง AI ที่สร้างขึ้นควบคุมการเคลื่อนไหวของหนูเสมือนได้อย่างไร นักวิทยาศาสตร์ประสาทวิทยาสามารถได้รับข้อมูลเชิงลึกที่มีคุณค่าเกี่ยวกับการทำงานที่ซับซ้อนของสมองจริง

การผสมผสานนี้อาจเปิดทางสำหรับการพัฒนาระบบควบคุมหุ่นยนต์ที่ทันสมัยขึ้น ตามที่ Ölveczky แสดงให้เห็นว่า “ในขณะที่ห้องปฏิบัติการของเราสนใจในคำถามพื้นฐานเกี่ยวกับว่าสมองทำงานอย่างไร แพลตฟอร์มนี้สามารถใช้ได้ ตัวอย่างเช่น เพื่อพัฒนาระบบควบคุมหุ่นยนต์ที่ดีขึ้น” โดยการทำความเข้าใจว่าสมองเสมือนสร้างพฤติกรรมที่ซับซ้อนได้อย่างไร นักวิจัยอาจสามารถพัฒนาหุ่นยนต์ที่ซับซ้อนและปรับตัวได้มากขึ้น

ที่น่าตื่นเต้นที่สุดคือการวิจัยนี้อาจทำให้เกิดสาขา “ประสาทวิทยาสำหรับเสมือน” โดยที่สัตว์เสมือนที่สร้างด้วย AI ทำหน้าที่เป็นตัวแบบที่สะดวกและโปร่งใสสำหรับการศึกษาสมอง แม้แต่ในสถานะของโรคด้วย การจำลองเหล่านี้สามารถให้หน้าต่างที่ไม่เคยเห็นมาก่อนเกี่ยวกับกลไกประสาทที่อยู่เบื้องหลังสภาวะทางประสาทวิทยาต่างๆ ซึ่งอาจนำไปสู่ยุทธวิธีการรักษาใหม่ๆ

ขั้นตอนต่อไป: การให้หนูเสมือนมีอิสระมากขึ้น

โดยการสร้างบนงานที่ก้าวหน้านี้ นักวิจัยมีแผนที่จะให้หนูเสมือนมีอิสระมากขึ้นในการแก้ปัญหาที่คล้ายกับที่หนูจริงพบเจอ ตามที่ Ölveczky อธิบาย “จากการทดลองของเรา เรามีหลายความคิดเกี่ยวกับว่าปัญหาเหล่านี้ถูกแก้ไขอย่างไร และว่าแอลกอริทึมการเรียนรู้ที่ซ่อนอยู่เบื้องหลังการได้รับพฤติกรรมที่ชำนาญถูกนำไปใช้อย่างไร”

โดยการให้หนูเสมือนมีอิสระมากขึ้น นักวิทยาศาสตร์สามารถทดสอบทฤษฎีของตนเกี่ยวกับแอลกอริทึมการเรียนรู้ที่ทำให้เกิดการได้รับพฤติกรรมใหม่ๆ ซึ่งอาจให้ข้อมูลเชิงลึกที่มีคุณค่าเกี่ยวกับว่าสมองจริงเรียนรู้และปรับตัวเข้ากับความท้าทายใหม่ๆ อย่างไร

สุดท้าย เป้าหมายคือการเพิ่มความเข้าใจเกี่ยวกับว่าสมองจริงสร้างพฤติกรรมที่ซับซ้อนได้อย่างไร “เราต้องการเริ่มใช้หนูเสมือนเพื่อทดสอบความคิดเหล่านี้และช่วยให้เราเข้าใจว่าสมองจริงสร้างพฤติกรรมที่ซับซ้อนได้อย่างไร” Ölveczky ระบุ โดยการปรับปรุงและขยายแนวทางนี้อย่างต่อเนื่อง นักวิทยาศาสตร์ประสาทวิทยาและนักวิจัย AI สามารถทำงานร่วมกันเพื่อแก้ปมของสมองและสร้างระบบที่ฉลาดและปรับตัวได้มากขึ้น