Uued väljaanded
Tehisintellekt: on välja töötatud kiip, mis jäljendab ajutegevust
Viimati vaadatud: 01.07.2025
Kõik iLive'i sisu vaadatakse meditsiiniliselt läbi või seda kontrollitakse, et tagada võimalikult suur faktiline täpsus.
Meil on ranged allhanke juhised ja link ainult mainekate meediakanalite, akadeemiliste teadusasutuste ja võimaluse korral meditsiiniliselt vastastikuste eksperthinnangutega. Pange tähele, et sulgudes ([1], [2] jne) olevad numbrid on nende uuringute linkideks.
Kui tunnete, et mõni meie sisu on ebatäpne, aegunud või muul viisil küsitav, valige see ja vajutage Ctrl + Enter.
Teadlased on aastakümneid unistanud arvutisüsteemi loomisest, mis suudaks korrata inimese aju annet uute probleemide õppimiseks.
Massachusettsi Tehnoloogiainstituudi teadlased on nüüd astunud suure sammu selle eesmärgi saavutamiseks, töötades välja arvutikiibi, mis jäljendab aju neuronite kohanemist uue teabega. Arvatakse, et see nähtus, mida tuntakse plastilisusena, on paljude ajufunktsioonide, sealhulgas õppimise ja mälu aluseks.
Umbes 400 transistoriga ränikiip suudab jäljendada ühe ajusünapsi aktiivsust – see on ühendus kahe neuroni vahel, mis hõlbustab teabe edastamist ühelt neuronilt teisele. Teadlased loodavad, et kiip aitab neuroteadlastel aju toimimise kohta palju rohkem teada saada ning seda saaks kasutada ka närviproteeside, näiteks tehisvõrkkestade väljatöötamiseks, ütleb projektijuht Chi-Sang Poon.
Sünapside modelleerimine
Ajus on umbes 100 miljardit neuronit, millest igaüks moodustab sünapse paljude teiste neuronitega. Sünaps on ruum kahe neuroni (presünaptiliste ja postsünaptiliste neuronite) vahel. Presünaptiline neuron vabastab neurotransmittereid nagu glutamaat ja GABA, mis seonduvad raku postsünaptilise membraani retseptoritega, aktiveerides ioonkanaleid. Nende kanalite avanemine ja sulgumine põhjustab raku elektrilise potentsiaali muutuse. Kui potentsiaal muutub piisavalt dramaatiliselt, vallandab rakk elektrilise impulsi, mida nimetatakse aktsioonipotentsiaaliks.
Kogu sünaptiline aktiivsus sõltub ioonkanalitest, mis kontrollivad laetud ioonide, näiteks naatriumi, kaaliumi ja kaltsiumi, voogu. Need kanalid on võtmetähtsusega ka kahes protsessis, mida nimetatakse pikaajaliseks potentseerimiseks (LTP) ja pikaajaliseks depressiooniks (LTD), mis vastavalt tugevdavad ja nõrgendavad sünapse.
Teadlased konstrueerisid oma arvutikiibi nii, et transistorid saaksid jäljendada erinevate ioonkanalite aktiivsust. Kuigi enamik kiipe töötab binaarses sisse/välja režiimis, voolab uue kiibi elektrivool läbi transistoride analoogrežiimis. Elektrilise potentsiaali gradient põhjustab voolu voolamist läbi transistoride samamoodi nagu ioonid voolavad läbi ioonkanalite rakus.
„Me saame vooluringi parameetreid häälestada, et keskenduda konkreetsele ioonkanalile,“ ütleb Poon. „Nüüd on meil võimalus jäädvustada iga ioonprotsess, mis neuronis toimub.“
Uus kiip kujutab endast „märkimisväärset edasiminekut bioloogiliste neuronite ja sünaptilise plastilisuse uurimisel CMOS-kiibil [komplementaarne metall-oksiid-pooljuht]“, ütleb Dean Buonomano, neurobioloogia professor California ülikoolis Los Angeleses, lisades, et „bioloogilise realismi tase on muljetavaldav“.
Teadlased plaanivad oma kiipi kasutada süsteemide loomiseks, mis simuleerivad spetsiifilisi närvifunktsioone, näiteks visuaalset töötlussüsteemi. Sellised süsteemid võiksid olla palju kiiremad kui digitaalarvutid. Isegi suure jõudlusega arvutisüsteemidel kulub lihtsate ajuühenduste simuleerimiseks tunde või päevi. Kiibi analoogsüsteemiga on simulatsioonid kiiremad kui bioloogilistes süsteemides.
Nende kiipide teine potentsiaalne kasutusala on bioloogiliste süsteemidega, näiteks tehisvõrkkestade ja -ajudega, interaktsioonide kohandamine. Tulevikus võivad need kiibid saada tehisintellekti seadmete ehitusplokkideks, ütleb Poon.