Các nhà khoa học thần kinh tại Harvard và Google DeepMind tạo ra não bộ nhân tạo trong chuột ảo

Trong một sự hợp tác ấn tượng, các nhà nghiên cứu tại Đại học Harvard đã hợp tác với các nhà khoa học của Google DeepMind để tạo ra một não bộ nhân tạo cho một con chuột ảo. Được công bố trên Nature, sự đột phá này mở ra những cánh cửa mới trong việc nghiên cứu cách não bộ kiểm soát các chuyển động phức tạp bằng cách sử dụng các kỹ thuật mô phỏng AI tiên tiến.

Xây dựng Não bộ Chuột ảo

Để xây dựng não bộ của con chuột ảo, nhóm nghiên cứu đã sử dụng dữ liệu có độ phân giải cao được ghi lại từ các con chuột thực. Các nhà nghiên cứu tại Harvard đã làm việc chặt chẽ với nhóm DeepMind để xây dựng một mô hình số hóa về mặt sinh học của một con chuột. Sinh viên sau đại học Diego Aldarondo đã hợp tác với các nhà nghiên cứu của DeepMind để đào tạo một mạng lưới thần kinh nhân tạo (ANN), phục vụ như não bộ ảo, bằng cách sử dụng kỹ thuật học sâu mạnh mẽ học tăng cường sâu.

Mạng lưới thần kinh đã được đào tạo để sử dụng các mô hình động lực học ngược, được cho là được não bộ của chúng ta sử dụng để hướng dẫn chuyển động. Những mô hình này cho phép não bộ tính toán đường dẫn cần thiết và dịch nó thành lệnh động cơ để đạt được chuyển động mong muốn, chẳng hạn như với tay để cầm một tách cà phê. Não bộ ảo của con chuột đã học cách tạo ra lực cần thiết để tạo ra một loạt các hành vi, bao gồm cả những hành vi không được đào tạo rõ ràng, bằng cách sử dụng các đường dẫn tham chiếu được dẫn xuất từ dữ liệu chuột thực.

Như Ölveczky đã lưu ý, “DeepMind đã phát triển một đường ống để đào tạo các tác nhân sinh học để di chuyển trong các môi trường phức tạp. Chúng tôi đơn giản là không có nguồn lực để chạy các mô phỏng như vậy, để đào tạo các mạng lưới này.” Sự hợp tác này là “tuyệt vời”, ông thêm, nhấn mạnh vai trò quan trọng được chơi bởi các nhà khoa học của DeepMind trong việc thực hiện sự đột phá này.

Kết quả là một não bộ ảo có khả năng kiểm soát một mô hình chuột 3D về mặt sinh học trong một trình mô phỏng vật lý tinh vi, bắt chước chặt chẽ các chuyển động của một con chuột thực.

Ứng dụng Tiềm năng

Con chuột ảo với não bộ nhân tạo của nó trình bày một cách tiếp cận mới để nghiên cứu các mạch thần kinh chịu trách nhiệm cho các hành vi phức tạp. Bằng cách nghiên cứu cách não bộ AI tạo ra kiểm soát chuyển động của con chuột ảo, các nhà khoa học thần kinh có thể có được những hiểu biết quý giá về hoạt động tinh vi của não bộ thực.

Sự đột phá này cũng có thể mở ra con đường cho việc thiết kế các hệ thống điều khiển robot tiên tiến hơn. Như Ölveczky đề xuất, “Trong khi phòng thí nghiệm của chúng tôi quan tâm đến các câu hỏi cơ bản về cách não bộ hoạt động, nền tảng này có thể được sử dụng, ví dụ, để thiết kế các hệ thống điều khiển robot tốt hơn.” Bằng cách hiểu cách não bộ ảo tạo ra các hành vi phức tạp, các nhà nghiên cứu có thể phát triển các robot tinh vi và thích nghi hơn.

Có lẽ thú vị nhất, nghiên cứu này có thể cho phép một lĩnh vực “thần kinh học ảo”, nơi các động vật được mô phỏng bằng AI phục vụ như các mô hình tiện lợi và minh bạch để nghiên cứu não bộ, ngay cả trong các trạng thái bệnh. Những mô phỏng này có thể cung cấp một cửa sổ chưa từng có vào các cơ chế thần kinh đằng sau các tình trạng thần kinh khác nhau, có khả năng dẫn đến các chiến lược điều trị mới.

Bước Tiếp theo: Tự chủ hơn cho Chuột ảo

Dựa trên công việc đột phá này, các nhà nghiên cứu dự định sẽ trao cho con chuột ảo nhiều tự chủ hơn để giải quyết các nhiệm vụ tương tự như những nhiệm vụ mà các con chuột thực gặp phải. Như Ölveczky giải thích, “Từ các thí nghiệm của chúng tôi, chúng tôi có nhiều ý tưởng về cách các nhiệm vụ như vậy được giải quyết và cách các thuật toán học tập tạo điều kiện cho việc thu được các hành vi có kỹ năng được thực hiện.”

Bằng cách trao cho con chuột ảo nhiều độc lập hơn, các nhà khoa học có thể kiểm tra các lý thuyết của họ về các thuật toán học tập cho phép việc thu được các kỹ năng mới. Điều này có thể cung cấp những hiểu biết quý giá về cách não bộ thực học tập và thích nghi với các thách thức mới.

Cuối cùng, mục tiêu là để tiến bộ trong việc hiểu cách não bộ thực tạo ra các hành vi phức tạp. “Chúng tôi muốn bắt đầu sử dụng các con chuột ảo để kiểm tra những ý tưởng này và giúp tiến bộ trong việc hiểu cách não bộ thực tạo ra các hành vi phức tạp,” Ölveczky tuyên bố. Bằng cách tiếp tục tinh chỉnh và mở rộng cách tiếp cận này, các nhà khoa học thần kinh và các nhà nghiên cứu AI có thể làm việc cùng nhau để giải mã các bí ẩn của não bộ và tạo ra các hệ thống thông minh, thích nghi hơn.