Kunstig intelligens: En chip designet til at simulere hjernens aktivitet
Sidst revideret: 18.05.2024
Alt iLive-indhold gennemgås medie eller kontrolleres for at sikre så meget faktuel nøjagtighed som muligt.
Vi har strenge sourcing retningslinjer og kun link til velrenommerede medie websteder, akademiske forskningsinstitutioner og, når det er muligt, medicinsk peer reviewed undersøgelser. Bemærk at tallene inden for parentes ([1], [2] osv.) Er klikbare links til disse undersøgelser.
Hvis du mener, at noget af vores indhold er unøjagtigt, forældet eller på anden måde tvivlsomt, skal du vælge det og trykke på Ctrl + Enter.
I mange årtier har forskere drømt om at skabe et computersystem, der kunne replikere talentet i den menneskelige hjerne for at udforske nye udfordringer.
Forskere fra Massachusetts Institute of Technology har nu taget et vigtigt skridt i retning af dette mål ved at udvikle en computerchip, som efterligner mekanismen til tilpasning af hjernens neuroner som reaktion på ny information. Dette fænomen, kendt som plasticitet, menes af forskere at underbygge mange hjernefunktioner, herunder læring og hukommelse.
Ca. 400 transistorer og en siliciumchip kan simulere aktiviteten af en enkelt hjerne synaps - en forbindelse mellem to neuroner, hvilket letter overførslen af information fra en neuron til en anden. Forskere forventer, at denne chip vil hjælpe neuroscientists lære meget mere om hjernens arbejde og kan også bruges til udvikling af neurale proteser, såsom kunstig nethinden, siger projektleder Chi-Sang-poon.
Simulation af synapser
I hjernen er der omkring 100 milliarder neuroner, der hver formularer synapser med et stort antal andre neuroner. Synapse - kløften mellem to neuroner (presynaptiske og postsynaptiske neuroner). Det præsynaptiske neuron udskiller neurotransmittere, såsom glutamat og GABA, som binder til receptorer på den postsynaptiske membran i cellen, der aktiverer ionkanalerne. Åbning og lukning af disse kanaler fører til en ændring i cellens elektriske potentiale. Hvis potentialet ændres dramatisk nok, udløser cellen en elektrisk impuls kaldet handlingspotentialet.
All synaptisk aktivitet afhænger af ionkanalerne, som regulerer strømmen af ladede ioner, såsom natrium, kalium og calcium. Disse kanaler er også centrale i to processer kendt som langvarig potentiering (LTP) og langsigtet depression (LLC), som henholdsvis styrker og svækker synapser.
Forskere har udviklet deres egen computerchip, så transistorer kan efterligne aktiviteten af forskellige ionkanaler. Mens de fleste chips arbejder i binær tilstand - "on / off" strømmer de elektriske strømme på den nye chip gennem transistorerne i analog tilstand. Graden af det elektriske potentiale bevirker, at strømmen strømmer gennem transistorerne på samme måde som ionerne passerer gennem ionkanalerne i cellen.
"Vi kan justere kredsløbsparametrene for koncentration på en bestemt ionkanal," siger Poon. "Nu har vi en måde at fange hver ionisk proces, der sker i neuronen."
Den nye chip er en "betydelige fremskridt i bestræbelserne til studiet af biologiske neuroner og synaptisk plasticitet i CMOS [komplementære metal-oxid-halvleder] chip," siger dekan Buonomano, professor i neurobiologi ved University of California i Los Angeles og tilføjer, at "det niveau af biologisk realisme , er imponerende.
Forskere planlægger at bruge deres chip til at skabe systemer til modellering af specifikke neurale funktioner, såsom et visuelt behandlingssystem. Sådanne systemer kan være meget hurtigere end digitale computere. Selv på højtydende computersystemer kræves der timer eller dage for at simulere simple hjerne kredsløb. Med det analoge chipsystem er simuleringen hurtigere end i biologiske systemer.
En anden potentiel anvendelse af disse chips, justering af interaktion med biologiske systemer, såsom kunstigt nethinden og hjernen. I fremtiden kan disse chips blive standardblokke til kunstig intelligens, siger Poon.
