Các nhà nghiên cứu nhằm mục đích tăng cường hệ thống AI với các loại “tế bào não” mới

Một nhóm các nhà nghiên cứu tại MIT đang hướng tới mục tiêu nâng cao hiệu suất của mạng thần kinh bằng cách kết hợp chúng với các cấu trúc dựa trên các loại tế bào khác trong não. Nhóm nghiên cứu sẽ tích hợp các cấu trúc dựa trên tế bào hình sao vào mạng lưới thần kinh, nhằm mục đích cho phép mạng lưới thần kinh thay đổi cách xử lý tín hiệu của chúng trong các khoảng thời gian.

Mạng lưới thần kinh sâu được lấy cảm hứng từ mạng lưới thần kinh của bộ não con người. Các thuật toán học tăng cường học hỏi từ những thất bại và thành công của chúng theo thời gian, cho phép chúng vượt qua các thử thách phức tạp như trò chơi Cờ vua và cờ vây. Tuy nhiên, mạng lưới thần kinh sâu gặp khó khăn khi chúng gặp phải các vấn đề phổ biến mà con người phải giải quyết. Bất kỳ tình huống nào đòi hỏi kiến ​​thức chung không đạt được trong miền hoặc môi trường hiện tại đều khó xử lý đối với mạng lưới thần kinh sâu.

Theo Viện Picower của MIT, nhóm nghiên cứu đang hướng tới mục tiêu làm cho mạng lưới thần kinh sâu trở nên mạnh mẽ, linh hoạt và đáng tin cậy hơn bằng cách thêm một loại cấu trúc dựa trên tế bào hình sao vào mạng lưới thần kinh.

Theo giải thích của Mriganak Sur, Giáo sư Khoa học Thần kinh Newton tại MIT, việc nhấn mạnh vào tế bào thần kinh đã dẫn đến việc các loại tế bào não khác đóng vai trò quan trọng trong não bị bỏ qua. Sur giải thích rằng ngay bây giờ, ngay cả các mạng nơ-ron sâu tiên tiến nhất cũng có thể gặp khó khăn khi xem xét và học hỏi từ các yếu tố trong một môi trường khi các quy tắc/bối cảnh không thay đổi hoặc thời gian không liên quan. Trong những điều kiện như vậy, một mạng lưới thần kinh có thể gặp khó khăn trong việc theo dõi các chiến lược thành công theo thời gian, cân bằng sự đánh đổi khám phá/khai thác và áp dụng những gì nó đã học được cho các nhiệm vụ tương tự trong một bối cảnh khác.

Theo Sur, bằng chứng gần đây cho thấy tế bào hình sao đóng vai trò quan trọng trong việc giúp não thực hiện các nhiệm vụ trên, nhờ khả năng hoạt động như một mạng song song hoạt động cùng với các tế bào thần kinh. Việc đưa tế bào hình sao vào mạng lưới thần kinh sẽ cho phép AI tích hợp thông tin được thu thập trong các khoảng thời gian dài, nhận ra các tình huống tương tự và sử dụng lại các khả năng đã học cũng như mô-đun các kết nối khớp thần kinh giữa các tế bào thần kinh. Tế bào hình sao hướng dẫn các tế bào thần kinh ở vỏ não trước trán khám phá các kịch bản và hỗ trợ các tế bào ở thể vân trong việc khai thác các tình huống, cả hai đều được xử lý thông qua các chất điều hòa thần kinh hóa học.

Theo Sur, bằng chứng gần đây cho thấy tế bào hình sao đóng vai trò quan trọng trong việc giúp não thực hiện các nhiệm vụ trên, nhờ khả năng hoạt động như một mạng song song hoạt động cùng với các tế bào thần kinh. Việc đưa tế bào hình sao vào mạng nơ-ron sẽ cho phép AI tích hợp thông tin được thu thập trong các khoảng thời gian dài, nhận ra các tình huống tương tự và sử dụng lại các khả năng đã học, đồng thời điều chỉnh các kết nối khớp thần kinh giữa các nơ-ron. Tế bào hình sao hướng dẫn các tế bào thần kinh ở vỏ não trước trán khám phá các kịch bản và hỗ trợ các tế bào ở thể vân trong việc khai thác các tình huống, cả hai đều được xử lý thông qua các chất điều hòa thần kinh hóa học.

Nhóm nghiên cứu sẽ điều tra làm thế nào tế bào hình sao có thể tăng cường mạng lưới thần kinh sâu thông qua nhiều thí nghiệm, mỗi thí nghiệm được thực hiện bởi các chuyên gia khác nhau. Kết quả thí nghiệm sẽ được sử dụng để hoàn thiện lý thuyết do nhóm nghiên cứu nắm giữ. Các nhà nghiên cứu sẽ thu thập dữ liệu từ các thí nghiệm đơn giản ở cả chuột và người, đồng thời theo dõi mức độ thay đổi của các vùng não, tế bào hình sao và các chất điều biến thần kinh ảnh hưởng đến hiệu suất.

Cuối cùng, Alfonso Araque và Sur sẽ theo dõi những con chuột để xem tế bào hình sao hoạt động như thế nào trong khi chúng học hỏi. Họ cũng sẽ điều khiển các tế bào hình sao để xem điều đó tác động như thế nào đến quá trình học tăng cường.

Như đã giải thích bởi nhóm trong khoản tài trợ của họ:

“Giả thuyết trung tâm của chúng tôi là sự tương tác của tế bào hình sao với tế bào thần kinh và bộ điều biến thần kinh là nguồn gốc của năng lực tính toán cho phép não thực hiện việc học có thưởng một cách tự nhiên và khắc phục nhiều vấn đề liên quan đến hệ thống học tăng cường (RL) hiện đại.”