นักวิจัยมุ่งพัฒนา AI ระบบใหม่ด้วย “เซลล์สมอง” ประเภทใหม่

ทีมนักวิจัยจาก MIT มุ่งพัฒนาประสิทธิภาพของเครือข่ายประสาทเทียมโดยการผสมผสานกับโครงสร้างที่อิงจากเซลล์อื่นๆ ในสมอง ทีมวิจัยจะรวมโครงสร้างที่อิงจากแอสโตรไซต์เข้ากับเครือข่ายประสาทเทียม โดยมีเป้าหมายให้เครือข่ายประสาทเทียมสามารถเปลี่ยนแปลงวิธีการจัดการสัญญาณข้ามช่วงเวลา

เครือข่ายประสาทเทียมลึกได้รับแรงบันดาลใจจากเครือข่ายประสาทของสมองมนุษย์ อัลกอริทึมการเรียนรู้แบบเสริมสามารถเรียนรู้จากความล้มเหลวและความสำเร็จของตนเองตามเวลา ทำให้สามารถเอาชนะความท้าทายที่ซับซ้อน เช่น เกมหมากรุกและโกะ อย่างไรก็ตาม เครือข่ายประสาทเทียมลึกมีความยากลำบากเมื่อเผชิญกับปัญหาทั่วไปที่มนุษย์ต้องจัดการ ปัญหาใดๆ ที่ต้องการความรู้ทั่วไปที่ไม่ได้รับในโดเมนหรือสภาพแวดล้อมปัจจุบันจะยากสำหรับเครือข่ายประสาทเทียมลึก

ตามที่สถาบัน Picower ของ MIT ทีมวิจัยมุ่งพัฒนาเครือข่ายประสาทเทียมลึกให้มีความแข็งแกร่ง มีความสามารถ และความน่าเชื่อถือมากขึ้น โดยการเพิ่มโครงสร้างที่อิงจากเซลล์แอสโตรไซต์เข้ากับเครือข่ายประสาทเทียม

ตามคำอธิบายของ Newton Professor of Neuroscience ที่ MIT คุณ Mriganak Sur การเน้นไปที่เซลล์ประสาททำให้เซลล์สมองประเภทอื่นๆ ที่มีบทบาทสำคัญในสมองถูกมองข้าม Sur อธิบายว่าแม้เครือข่ายประสาทเทียมลึกที่ทันสมัยที่สุดในปัจจุบันก็ยังต้องดิ้นรนในการพิจารณาและเรียนรู้จากปัจจัยในสภาพแวดล้อมเมื่อกฎ/บริบทไม่เปลี่ยนแปลงหรือเวลามีความสำคัญน้อย ในสภาพแวดล้อมดังกล่าว เครือข่ายประสาทเทียมลึกอาจต้องดิ้นรนในการรักษาแนวทางที่ประสบความสำเร็จในช่วงเวลา และสมดุลระหว่างการสำรวจ/การแสวงหา และการนำสิ่งที่เรียนรู้ไปใช้กับงานที่คล้ายกันในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน

ตาม Sur หลักฐานล่าสุดชี้ให้เห็นว่าแอสโตรไซต์มีบทบาทสำคัญในการช่วยให้สมองสามารถทำงานด้านบนได้ เนื่องจากความสามารถในการทำงานเป็นเครือข่ายขนานที่ทำงานร่วมกับเซลล์ประสาท การนำแอสโตรไซต์เข้ากับเครือข่ายประสาทเทียมจะช่วยให้ AI สามารถรวมข้อมูลที่รวบรวมในช่วงเวลานาน ยอมรับสภาพแวดล้อมที่คล้ายกัน และนำความสามารถที่เรียนรู้ไปใช้ใหม่ และปรับเปลี่ยนการเชื่อมต่อซินแอปติกระหว่างเซลล์ประสาท แอสโตรไซต์เป็นแนวทางให้เซลล์ประสาทในคอร์เทกซ์หน้าผากสำรวจสถานการณ์และช่วยเซลล์ในสไตรเอตัมในการใช้ประโยชน์จากสถานการณ์ ทั้งสองอย่างนี้จัดการผ่านสารเคมี neuromodulators

ตาม Sur หลักฐานล่าสุดชี้ให้เห็นว่าแอสโตรไซต์มีบทบาทสำคัญในการช่วยให้สมองสามารถทำงานด้านบนได้ เนื่องจากความสามารถในการทำงานเป็นเครือข่ายขนานที่ทำงานร่วมกับเซลล์ประสาท การนำแอสโตรไซต์เข้ากับเครือข่ายประสาทเทียมจะช่วยให้ AI สามารถรวมข้อมูลที่รวบรวมในช่วงเวลานาน ยอมรับสภาพแวดล้อมที่คล้ายกัน และนำความสามารถที่เรียนรู้ไปใช้ใหม่ และปรับเปลี่ยนการเชื่อมต่อซินแอปติกระหว่างเซลล์ประสาท แอสโตรไซต์เป็นแนวทางให้เซลล์ประสาทในคอร์เทกซ์หน้าผากสำรวจสถานการณ์และช่วยเซลล์ในสไตรเอตัมในการใช้ประโยชน์จากสถานการณ์ ทั้งสองอย่างนี้จัดการผ่านสารเคมี neuromodulators

ทีมวิจัยจะตรวจสอบว่าแอสโตรไซต์สามารถเพิ่มประสิทธิภาพเครือข่ายประสาทเทียมลึกได้อย่างไรผ่านการทดลองหลายอย่าง โดยแต่ละการทดลองจะดำเนินการโดยผู้เชี่ยวชาญที่แตกต่างกัน ผลการทดลองจะถูกใช้ในการปรับปรุงทฤษฎีที่ทีมวิจัยถืออยู่ นักวิจัยจะรวบรวมข้อมูลจากการทดลองที่เรียบง่ายในหนูและมนุษย์ และติดตามว่าการเปลี่ยนแปลงในบริเวณสมอง แอสโตรไซต์ และสารเคมี neuromodulators ส่งผลต่อประสิทธิภาพอย่างไร

ในที่สุด Alfonso Araque และ Sur จะติดตามหนูเพื่อดูว่าแอสโตรไซต์ทำงานอย่างไรเมื่อพวกมันเรียนรู้ พวกเขาจะยังจัดการแอสโตรไซต์เพื่อดูว่ามันส่งผลต่อกระบวนการเรียนรู้แบบเสริมอย่างไร

ตามที่อธิบาย โดยทีมวิจัยในคำให้การสนับสนุน:

“สมมติฐานหลักของเราคือการโต้ตอบระหว่างแอสโตรไซต์กับเซลล์ประสาทและสารเคมี neuromodulators เป็นแหล่งที่มาของความสามารถในการคำนวณที่ช่วยให้สมองสามารถเรียนรู้รางวัลและเอาชนะปัญหาที่เกี่ยวข้องกับระบบการเรียนรู้แบบเสริมที่ทันสมัย”