Дослідники виявили, що навчання можна імітувати в синтетичній речовині

Дослідники університету Рутгерса виявили, що навчання можна імітувати в синтетичній речовині. Навчання є ключовою особливістю інтелекту, і це нове відкриття може мати великі наслідки для розробки алгоритмів у штучному інтелекті (AI).

Нове дослідження було опубліковано в журналі PNAS.

Фундаментальна особливість людини

Фундаментальна особливість навчання у людей була джерелом натхнення для розробки багатьох технологій AI, і вона дозволяє їм адаптуватися до змінних умов і середовищ. Однак AI часто зосереджується на імітуванні людської логіки. Нове відкриття дослідників надає шлях до імітування людської когніції в пристроях, які можуть навчатися, пам’ятати і приймати рішення подібно до людей і нашого мозку.

Створивши це в твердому стані, нові алгоритми в AI і нейроморфному обчисленні могли бути розроблені з гнучкістю для вирішення невизначеностей, суперечностей і інших подібних аспектів, присутніх у нашому повсякденному житті. Нейроморфне обчислення будує штучні нервові системи для передачі електричних сигналів, які імітують сигнали мозку, і робить це для імітування загальної нервової структури і операції людського мозку.

Дослідники університету Рутгерса були приєднані до колег з університету Пердью, університету Джорджії і Національної лабораторії Арґонна.

Роль оксиду нікелю

Разом дослідники вивчали, як електрична провідність оксиду нікелю, який є спеціальним типом ізолюючого матеріалу, реагувала після зміни його середовища кілька разів за різні інтервали часу.

Субхашіш Мандал є постдокторантом відділу фізики і астрономії університету Рутгерса-Нью-Брансвіка.

“Мета була знайти матеріал, чиї електричні властивості можна налаштувати шляхом модулювання концентрації атомних дефектів з зовнішніми стимулами, такими як кисень, озон і світло”, – сказав Мандал. “Ми вивчали, як цей матеріал поводиться, коли ми домішуємо систему киснем або воднем, і найважливіше, як зовнішнє стимулювання змінює електронні властивості матеріалу.”

Одним із відкриттів дослідників було те, що коли газові стимули змінювалися швидко, матеріал не міг повністю реагувати. Замість цього він залишався в нестабільному стані в одному з середовищ, поки його реакція не почала зменшуватися.

Дослідники потім ввели стимул оксиду, такий як озон, і матеріал реагував сильніше, перш ніж знову зменшити реакцію.

“Найцікавіша частина наших результатів полягає в тому, що вона демонструє універсальні характеристики навчання, такі як габітуація і сенсибілізація, які зазвичай зустрічаються у живих видів”, – сказав Мандал. “Ці матеріальні властивості, в свою чергу, можуть надихнути нові алгоритми для штучного інтелекту. Так само, як колективний рух птахів або риби надихнули AI, ми вважаємо, що колективна поведінка електронів у квантовому твердому тілі може зробити те саме в майбутньому.

“Розвиток AI вимагає апаратного забезпечення, яке може забезпечити адаптивні властивості пам’яті за межами того, що використовується в сучасних комп’ютерах”, – продовжив він. “Ми виявили, що ізолятори оксиду нікелю, які історично обмежувалися академічними заняттями, можуть бути цікавими кандидатами для тестування в майбутньому для комп’ютерів і робототехніки, надихнутих мозком.”