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

Група дослідників з Массачусетського технологічного інституту (MIT) метається покращити продуктивність нейронних мереж, поєднуючи їх із структурами, заснованими на інших типах клітин мозку. Дослідницька команда буде інтегрувати структури, засновані на астроцитах, до нейронних мереж, метаючи дозволити нейронним мережам змінювати, як вони обробляють сигнали в різних масштабах часу.

Глибокі нейронні мережі засновані на нейронних мережах 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 ґо. 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 чи середовищі, є складною для глибоких нейронних мереж.

За даними Інституту Піковера MIT, дослідницька команда метається зробити глибокі нейронні мережі більш стійкими, універсальними та надійними, додавши до них структури, засновані на астроцитах.

Як пояснив професор нейробіології в MIT Мріґанак Сур, акцент на нейронах призвів до того, що інші типи клітин мозку, які відіграють 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 навчилася, 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 їхній здатності функціонувати як паралельна мережа, що працює поряд з нейронами. Введення астроцитів до нейронної мережі дозволить штучному інтелекту інтегрувати інформацію, зібрану за довгий час, визнавати подібні ситуації та повторно використовувати навички, та модулювати синаптичні зв’язки між нейронами. Астроцити направляють нейрони в префронтальній корі мозку для дослідження сценаріїв та допомагають клітинам у стріатумі в експлуатації 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 їхній здатності функціонувати як паралельна мережа, що працює поряд з нейронами. Введення астроцитів до нейронної мережі дозволить штучному інтелекту інтегрувати інформацію, зібрану за довгий час, визнавати подібні ситуації та повторно використовувати навички, та модулювати синаптичні зв’язки між нейронами. Астроцити направляють нейрони в префронтальній корі мозку для дослідження сценаріїв та допомагають клітинам у стріатумі в експлуатації ситуацій, обидва керуються хімічними нейромодуляторами.

Дослідницька команда буде досліджувати, як астроцити можуть покращити глибокі нейронні мережі за допомогою різноманітних експериментів, кожний з яких буде проведений різними спеціалістами. Результати експериментів будуть використані для вдосконалення теорії, яку дотримується дослідницька команда. Дослідники зібруть дані з простих експериментів на мишах та людях та відстежуватимуть, як зміни в мозку, астроцитах та нейромодуляторах впливають на продуктивність.

Нарешті, Альфонсо Араке та Сур будуть відстежувати мишей, щоб побачити, як астроцити працюють під час навчання. Вони також маніпулюватимуть астроцитами, щоб побачити, як це впливає на процес навчання з підкріпленням.

Як пояснює команда в 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)”.