Umelá sieť udržiavaná na „okraji chaosu“ funguje podobne ako ľudský mozog

Konceptuálny obrázok neurónovej siete (vľavo) vedľa obrázku nanodrôtovej siete (vpravo). (Adrian Diaz-Alvarez/NIMS Japonsko)

Výskumníci demonštrovali, ako udržať sieť nanodrôtov v stave, ktorý zodpovedá tomu, čo je známe ako okraj chaosu – úspech, ktorý by sa dal použiť na výrobu umela inteligencia (AI), ktorý funguje podobne ako ľudský mozog.

Tím použil rôzne úrovne elektriny na nanodrôtovej simulácii a našiel rovnováhu, keď bol elektrický signál príliš nízky, keď bol signál príliš vysoký. Ak bol signál príliš nízky, výstupy siete neboli dostatočne zložité na to, aby boli užitočné; ak bol signál príliš vysoký, výstupy boli neporiadok a tiež zbytočné.

„Zistili sme, že ak stlačíte signál príliš pomaly, sieť robí to isté znova a znova bez učenia a vývoja. Ak na to zatlačíme príliš tvrdo a rýchlo, sieť sa stane nestálou a nepredvídateľnou,“ hovorí fyzik Joel Hochstetter z University of Sydney a hlavný autor štúdie.



Udržiavanie simulácií na hranici medzi týmito dvoma extrémami prinieslo optimálne výsledky zo siete, hlásia vedci . Zistenia naznačujú, že pomocou nanodrôtových sietí by sa nakoniec mohla vytvoriť celá škála dynamiky podobnej mozgu.

Koncepčný obraz náhodne pripojených prepínačov. (Alon Loeffler)

'Niektoré teórie v neurovede naznačujú, že ľudská myseľ by mohla fungovať na tomto okraji chaosu alebo toho, čo sa nazýva kritický stav,' hovorí fyzička Zdenka Kunčicová z University of Sydney v Austrálii. 'Niektorí neurovedci si myslia, že práve v tomto stave dosahujeme maximálny výkon mozgu.'

Pre simulácie boli nanodrôty dlhé 10 mikrometrov a nie hrubšie ako 500 nanometrov náhodne usporiadané v dvojrozmernej rovine. Ľudské vlasy môžu byť pre porovnanie široké až okolo 100 000 nanometrov.

V tomto prípade bol problém, ktorým bola sieť poverená, jednoduchá transformácia priebeh do komplexnejšieho typu, s amplitúdou a frekvenciou elektrického signálu upravenou tak, aby sa našiel optimálny stav na vyriešenie problému – priamo na hranici chaosu.

Nanodrôtové siete spájajú dva systémy do jedného, ​​pričom riadia pamäť (ekvivalent počítačovej RAM) aj operácie (ekvivalent počítačového CPU). Môžu si zapamätať históriu predchádzajúcich signálov, meniť ich budúci výstup v reakcii na to, čo sa stalo predtým, čím ich vytvárajú memristory .

'Tam, kde sa drôty prekrývajú, vytvárajú elektrochemické spojenie, ako synapsie medzi neurónmi,' hovorí Hochstetter .

Algoritmy zvyčajne trénujú sieť tam, kde sú najlepšie cesty, ale v tomto prípade to sieť urobila sama.

'Zistili sme, že elektrické signály prechádzajúce touto sieťou automaticky nájdu najlepšiu cestu na prenos informácií,' hovorí Hochstetter . 'A táto architektúra umožňuje sieti 'zapamätať si' predchádzajúce cesty cez systém.'

To by zase mohlo znamenať výrazne zníženú spotrebu energie, pretože siete sa nakoniec trénujú pomocou najefektívnejších procesov. Keď sa siete umelej inteligencie rozšíria, bude dôležité, aby boli schopné udržať ich štíhle a s čo najnižším výkonom.

Vedci zatiaľ ukázali, že nanodrôtové siete dokážu najlepšie riešiť problémy priamo na hranici medzi poriadkom a chaosom, podobne ako sa to považuje za náš mozog, a to nás posúva o krok bližšie k AI, ktorá myslí ako my. .

'Na tomto výsledku je také vzrušujúce, že naznačuje, že tieto typy nanodrôtových sietí možno vyladiť do režimov s rôznorodou kolektívnou dynamikou podobnou mozgu, ktorú možno využiť na optimalizáciu spracovania informácií,' hovorí Kuncic .

Výskum bol publikovaný v r Prírodné komunikácie .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.