Ζωντανός υπολογιστής από νευρώνες: Η έρευνα που μπορεί να αλλάξει την τεχνητή νοημοσύνη
Πάνω σε αυτό το πλέγμα, οι ερευνητές καλλιέργησαν δεκάδες χιλιάδες νευρώνες, σχηματίζοντας ένα τεράστιο τρισδιάστατο βιολογικό δίκτυο με δυνατότητα επεξεργασίας πληροφοριών. Με απλά λόγια, δημιούργησαν μια υβριδική δομή όπου τα κύτταρα του εγκεφάλου λειτουργούν σαν "μονάδες επεξεργασίας" και το μεταλλικό πλέγμα σαν το σύστημα σύνδεσης και επικοινωνίας.
Πώς λειτουργεί αυτό το βιολογικό δίκτυο
Η βασική καινοτομία βρίσκεται στην ακρίβεια με την οποία η ομάδα κατάφερε να παρακολουθεί και να επηρεάζει τη νευρωνική δραστηριότητα. Σε σύγκριση με παλαιότερες προσεγγίσεις, το νέο σύστημα επιτρέπει πολύ πιο λεπτομερή καταγραφή και διέγερση των ηλεκτρικών σημάτων που εκπέμπουν οι νευρώνες.
Οι επιστήμονες παρακολούθησαν την εξέλιξη του συστήματος για περισσότερους από έξι μήνες, δοκιμάζοντας διάφορους τρόπους για να ενισχύσουν ή να αποδυναμώσουν τις συνδέσεις ανάμεσα σε συγκεκριμένους νευρώνες. Μέσα από αυτή τη διαδικασία, κατάφεραν να εκπαιδεύσουν έναν αλγόριθμο ώστε να αναγνωρίζει διαφορετικά μοτίβα ηλεκτρικών παλμών.
Σε μία δοκιμή, το σύστημα κλήθηκε να ξεχωρίσει μεταξύ διαφορετικών χωρικών μοτίβων. Σε μια δεύτερη, έπρεπε να αναγνωρίσει διαφορές σε χρονικά μοτίβα. Και στις δύο περιπτώσεις τα αποτελέσματα ήταν επιτυχημένα, κάτι που δείχνει ότι τέτοια βιολογικά δίκτυα μπορούν να εξελιχθούν σε πιο σύνθετες μορφές υπολογισμού.
Από τη νευροεπιστήμη στην τεχνητή νοημοσύνη
Την έρευνα συνυπέγραψαν οι Tian-Ming Fu, James Sturm και Kumar Mritunjay, με την ομάδα αρχικά να στοχεύει στη μελέτη θεμελιωδών ζητημάτων της νευροεπιστήμης. Πολύ σύντομα όμως έγινε φανερό ότι το συγκεκριμένο μοντέλο μπορεί να βοηθήσει και σε ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα της σύγχρονης τεχνητής νοημοσύνης την τεράστια κατανάλωση ενέργειας.
Όπως ανέφερε ο Fu, το πραγματικό εμπόδιο για την εξέλιξη της τεχνητής νοημοσύνης στο άμεσο μέλλον είναι η ενέργεια. Ο ανθρώπινος εγκέφαλος καταφέρνει να εκτελεί παρόμοιες λειτουργίες με ελάχιστη ισχύ σε σχέση με τα σημερινά συστήματα τεχνητής νοημοσύνης, γεγονός που κάνει τη βιολογική αρχιτεκτονική ιδιαίτερα ελκυστική ως μοντέλο έμπνευσης.
Είναι αυτός ένας "ζωντανός υπολογιστής";
Σε έναν βαθμό, ναι. Το σύστημα αυτό περιγράφεται ως 3D βιολογικό νευρωνικό δίκτυο και αποτελεί ουσιαστικά ένα υβρίδιο βιολογίας και ηλεκτρονικής. Οι ζωντανοί νευρώνες παίζουν τον ρόλο των επεξεργαστών, ενώ το μεταλλικό πλέγμα λειτουργεί σαν το κύκλωμα που μεταφέρει και διαμορφώνει τα σήματα. Έτσι, η δομή μπορεί να προγραμματιστεί για συγκεκριμένες εργασίες, όπως η αναγνώριση προτύπων.
Η ιδέα δεν είναι να αντικατασταθούν οι κλασικοί υπολογιστές, αλλά να αναπτυχθούν νέα υπολογιστικά συστήματα που μιμούνται περισσότερο τον τρόπο με τον οποίο λειτουργεί ο εγκέφαλος.
Πώς "εκπαιδεύεις" νευρικά κύτταρα;
Η εκπαίδευση αυτού του είδους δεν γίνεται με παραδοσιακό λογισμικό, αλλά με ηλεκτρική διέγερση. Οι ερευνητές ενίσχυσαν ή αποδυνάμωσαν συνδέσεις ανάμεσα σε επιλεγμένους νευρώνες, αξιοποιώντας τη φυσική πλαστικότητα των συνάψεων. Στη συνέχεια, ένας αλγόριθμος ανέλαβε να "διαβάσει" τα ηλεκτρικά σήματα και να τα ερμηνεύσει.
Η διαδικασία θυμίζει, σε αφαιρετικό επίπεδο, τον τρόπο που ένας υπολογιστής αντλεί δεδομένα από ένα αποθηκευτικό μέσο και τα μετατρέπει σε χρήσιμη πληροφορία. Η διαφορά είναι ότι εδώ το «υλικό» είναι ζωντανό.
Το μέλλον από την έρευνα στις ιατρικές εφαρμογές
Η μακροπρόθεσμη προοπτική αυτής της τεχνολογίας είναι εξίσου συναρπαστική. Επειδή η δομή είναι εύκαμπτη και πλησιάζει περισσότερο τη φυσική αρχιτεκτονική του εγκεφάλου, θα μπορούσε κάποτε να αποτελέσει τη βάση για πιο εξελιγμένα εμφυτεύματα ή διεπαφές που επικοινωνούν με τον εγκέφαλο με τρόπο πιο "φυσικό".
Αυτό σημαίνει ότι σε βάθος χρόνου τέτοιες τεχνολογίες ίσως βοηθήσουν όχι μόνο στην ανάπτυξη νέων υπολογιστικών μοντέλων, αλλά και στη μελέτη, διάγνωση ή ακόμα και αντιμετώπιση νευρολογικών παθήσεων.
Η συγκεκριμένη έρευνα δείχνει ότι το μέλλον της υπολογιστικής ίσως δεν βρίσκεται αποκλειστικά σε πιο γρήγορα ηλεκτρονικά κυκλώματα (chips), αλλά και σε πιο έξυπνους τρόπους συνεργασίας με τη βιολογία. Και αυτό είναι ίσως το πιο εντυπωσιακό στοιχείο ότι η επόμενη μεγάλη επανάσταση στην τεχνολογία μπορεί να μοιάζει λίγο περισσότερο με τον ανθρώπινο εγκέφαλο απ’ όσο φανταζόμασταν.
