Дослідники мета покращити системи штучного інтелекту за допомогою нових типів “клітин мозку”

Команда дослідників з MIT мета покращити продуктивність нейронних мереж, поєднуючи їх зі структурами, заснованими на інших типах клітин мозку. Команда дослідників буде інтегрувати структури, засновані на астроцитах, у нейронні мережі, маючи на меті дозволити нейронним мережам змінювати, як вони обробляють сигнали в різних масштабах часу.

Глибокі нейронні мережі натхненні нейронними мережами людського мозку. Алгоритми навчання з підкріпленням вчаться на своїх помилках і успіхах з плином часу, що дозволяє їм освоїти складні завдання, такі як гри у шахи та го. Однак глибокі нейронні мережі мають труднощі, коли вони зустрічають звичайні проблеми, з якими люди повинні справлятися. Будь-яка ситуація, яка вимагає загальних знань, не здобутих у поточному домені або середовищі, є складною для глибоких нейронних мереж.

За словами Інституту Пікова MIT, команда дослідників мета зробити глибокі нейронні мережі більш стійкими, універсальними та надійними шляхом додавання типу структури, заснованої на астроцитах, до нейронної мережі.

Як пояснив професор нейробіології в MIT Мріганк Сур, акцент на нейронах призвів до того, що інші типи клітин мозку, які грають важливі ролі в мозку, були проігноровані. Сур пояснив, що навіть сучасні глибокі нейронні мережі можуть мати труднощі з урахуванням та навчанням на факторах у середовищі, коли правила/контекст не змінюються або час є неважливим. У таких умовах нейронна мережа може мати труднощі з підтриманням успішних стратегій з плином часу, балансуванням між дослідженням та експлуатацією, та застосуванням того, що вона вивчила, до подібних завдань у іншому контексті.

За словами Сура, останні дані свідчать про те, що астроцити відіграють важливу роль у тому, щоб мозок міг виконувати вище згадані завдання, завдяки їх здатності функціонувати як паралельна мережа, що працює поряд з нейронами. Введення астроцитів у нейронну мережу дозволить штучному інтелекту інтегрувати інформацію, зібрану за довгий час, визнавати подібні ситуації та повторно використовувати вивчені здібності, та модулювати синаптичні з’єднання між нейронами. Астроцити керують нейронами у префронтальній корі мозку, щоб досліджувати сценарії, та допомагають клітинам у стріатумі у використанні ситуацій, обидва керуються хімічними нейромодуляторами.

За словами Сура, останні дані свідчать про те, що астроцити відіграють важливу роль у тому, щоб мозок міг виконувати вище згадані завдання, завдяки їх здатності функціонувати як паралельна мережа, що працює поряд з нейронами. Введення астроцитів у нейронну мережу дозволить штучному інтелекту інтегрувати інформацію, зібрану за довгий час, визнавати подібні ситуації та повторно використовувати вивчені здібності, та модулювати синаптичні з’єднання між нейронами. Астроцити керують нейронами у префронтальній корі мозку, щоб досліджувати сценарії, та допомагають клітинам у стріатумі у використанні ситуацій, обидва керуються хімічними нейромодуляторами.

Команда дослідників буде досліджувати, як астроцити можуть покращити глибокі нейронні мережі за допомогою різноманітних експериментів, кожний з яких проводиться різними спеціалістами. Результати експериментів будуть використані для уточнення теорії, яку дотримується команда дослідників. Дослідники будуть зібрати дані з простих експериментів на мишах та людях та спостерігати, як зміни у регіонах мозку, астроцитах та нейромодуляторах впливають на продуктивність.

Нарешті, Альфонсо Араке та Сур будуть спостерігати за мишами, щоб побачити, як астроцити працюють під час навчання. Вони також будуть маніпулювати астроцитами, щоб побачити, як це впливає на процес навчання з підкріпленням.

Як пояснюється командою у своєму гранті:

“Наша центральна гіпотеза полягає в тому, що взаємодія астроцитів з нейронами та нейромодуляторами є джерелом обчислювальної потужності, яка дозволяє мозку природно виконувати навчання з підкріпленням та подолати багато проблем, пов’язаних з сучасними системами навчання з підкріпленням (RL)”.