Konstgjord intelligens: ett chip utformat för att simulera hjärnaktivitet
Senast recenserade: 18.05.2024
Allt iLive-innehåll är mediekontrollerat eller faktiskt kontrollerat för att säkerställa så mycket faktuell noggrannhet som möjligt.
Vi har strikta sourcing riktlinjer och endast länk till välrenommerade media webbplatser, akademiska forskningsinstitut och, när det är möjligt, medicinsk peer granskad studier. Observera att siffrorna inom parentes ([1], [2] etc.) är klickbara länkar till dessa studier.
Om du anser att något av vårt innehåll är felaktigt, omodernt eller på annat sätt tveksamt, välj det och tryck på Ctrl + Enter.
Under många årtionden har forskare drömt om att skapa ett datorsystem som kan replikera den mänskliga hjärnans talang för att utforska nya utmaningar.
Forskare från Massachusetts Institute of Technology har nu tagit ett viktigt steg mot detta mål genom att utveckla ett dataplip som efterliknar mekanismen för att anpassa hjärnneuroner som svar på ny information. Detta fenomen, känt som plasticitet, antas av forskare att ligga bakom många hjärnfunktioner, inklusive lärande och minne.
Omkring 400 transistorer och ett kiselchip kan simulera aktiviteten hos en enda hjärnsynaps - en koppling mellan två neuroner, vilket underlättar överföringen av information från en neuron till en annan. Forskare förväntar sig att detta chip kommer att hjälpa neurovetenskapliga lärare att lära sig mycket mer om hjärnans arbete och kan också användas vid utveckling av neurala proteser, som artificiell näthinnan, säger projektledare Chi-Sang-poon.
Simulering av synapser
I hjärnan finns det cirka 100 miljarder neuroner, som var och en bildar synapser med ett stort antal andra neuroner. Synapse - gapet mellan två neuroner (presynaptiska och postsynaptiska neuroner). Den presynaptiska neuronen utsöndrar neurotransmittorer, såsom glutamat och GABA, vilka binder till receptorer på det postsynaptiska membranet i cellen, vilket aktiverar jonkanalerna. Öppning och stängning av dessa kanaler leder till en förändring av cellens elektriska potential. Om potentialen förändras dramatiskt nog, utlöser cellen en elektrisk impuls som kallas åtgärdspotentialen.
All synaptisk aktivitet beror på jonkanalerna, som styr flödet av laddade joner, såsom natrium, kalium och kalcium. Dessa kanaler är också viktiga i två processer som kallas långsiktig potentiering (LTP) och långsiktig depression (LLC), vilka respektive förstärker och försvagar synapser.
Forskare har utvecklat sitt eget dataplip, så att transistorer kan efterlikna aktiviteten hos olika jonkanaler. Medan de flesta marker fungerar i binärt läge - "on / off", strömmar de elektriska strömmen på det nya chipet genom transistorerna i analogt läge. Graden av den elektriska potentialen får flödet att strömma genom transistorerna på samma sätt som jonerna passerar genom jonkanalerna i cellen.
"Vi kan justera kretsparametrarna för koncentration på en specifik jonkanal", säger Poon. "Nu har vi ett sätt att fånga varje jonisk process som händer i nervsystemet."
Det nya chipet är en "betydande framsteg i arbetet för att studera biologiska nervceller och synaptisk plasticitet i CMOS [Complementary Metal-oxidhalvledar] chip", säger Dean Buonomano, professor i neurobiologi vid University of California i Los Angeles, och tillade att "nivån på den biologiska realism , är imponerande.
Forskare planerar att använda sitt chip för att skapa system för modellering av specifika neurala funktioner, såsom ett visuellt bearbetningssystem. Sådana system kan vara mycket snabbare än digitala datorer. Även på högpresterande datorsystem krävs timmar eller dagar för att simulera enkla hjärnkretsar. Med det analoga chipsystemet är simuleringen snabbare än i biologiska system.
En annan potentiell tillämpning av dessa marker, anpassning av interaktion med biologiska system, såsom den artificiella näthinnan och hjärnan. I framtiden kan dessa marker bli standardblock för artificiell intelligens, säger Poon.
