Ученые создали искусственный нейрон, который может имитировать активность различных участков мозга

Искусственные нейроны — крошечные чипы, имитирующие взаимодействие клеток мозга, — лежат в основе нейроморфных вычислений, области, целью которой является создание машин, обладающих интеллектом, подобным человеческому.

Несмотря на стремительный прогресс, современные искусственные нейроны могут выполнять только фиксированные задачи, каждая из которых имеет узкую направленность. Для воспроизведения простых функций мозга необходимо объединить тысячи таких нейронов, а это дорогостоящий и энергозатратный процесс по сравнению с лёгкой адаптивностью мозга.

Возможно, искусственный интеллект, подобный человеческому мозгу, уже ближе, чем мы думаем, благодаря международной исследовательской группе под руководством Университета Лафборо, в которую входят учёные из Института Солка и Университета Южной Калифорнии.

В новой статье команда исследователей сообщает, что разработанный ими искусственный нейрон, известный как «транснейрон», может переключаться между ролями клеток мозга, участвующих в зрении, планировании и движении, демонстрируя уровень гибкости, который раньше считался присущим только человеческому разуму.

Исследователи проверили, насколько точно их устройство имитирует работу мозга, подавая электрические сигналы на транснейрон и измеряя импульсы, которые он генерирует в ответ. Затем они сравнили их с электрическими импульсами, которые используют для коммуникации настоящие клетки мозга, зафиксированные у макак-резусов. Устройство воспроизвело импульсные паттерны из трёх областей мозга с точностью до 100 %. Эти паттерны варьировались от стабильной активности до хаотичных всплесков.

Команда сосредоточилась на трёх ключевых областях мозга: одна отвечает за обработку зрительной информации, другая — за контроль движений, а третья помогает готовиться к действию. Каждая из них генерирует свой собственный паттерн импульсов — иногда стабильный, иногда нерегулярный, иногда в виде быстрых всплесков.

Важно отметить, что исследователи продемонстрировали, что транснейрон не просто копирует поведение нейронов — он работает так же, как они.

Когда исследователи изменили электрические сигналы, поступающие в устройство, транснейрон стал генерировать электрические импульсы с другой частотой — подобно тому, как клетки мозга меняют свою активность в зависимости от поступающих сигналов.

«Регулируя настройки электрических цепей наших устройств, например изменяя напряжение, мы можем заставить одно и то же устройство работать как разные нейроны мозга. Мы также знаем, что наши искусственные нейроны хорошо реагируют на изменения окружающей среды, например на давление и температуру, что можно использовать для создания искусственных сенсорных систем».

«Все это может привести к созданию компьютеров будущего, которые будут работать намного быстрее и потреблять меньше энергии, чем современные, и даже к появлению роботов, способных менять свое поведение в режиме реального времени, как живые существа».

Следующий шаг — создание сетей транснейронов в виде «коры головного мога на чипе». Команда считает, что такие сети могут помочь роботам воспринимать информацию и адаптироваться в режиме реального времени.