Umelý neurón, ktorý sa správa ako mozog. Roboty raz budú reagovať ako ľudia
Vedci opäť posunuli hranice medzi biológiou a technológiou. Tím výskumníkov z Loughborough University v spolupráci s kalifornskými vedeckými inštitúciami oznámil prelomový objav. Vytvorili umelý neurón, ktorý dokáže napodobňovať rôzne oblasti mozgu. Od videnia, cez plánovanie až po pohyb. Táto „zázračná súčiastka“ zvaná transneurón by mohla jedného dňa poháňať roboty, ktoré budú rozmýšľať, reagovať a učiť sa podobne ako človek.
Jeden neurón, tri úlohy
Bežné umelé neuróny, ktoré dnes poháňajú systémy umelej inteligencie, majú úzke zameranie, v rámci ktorého každý plní jednu špecifickú funkciu. Pre replikáciu jednoduchých mozgových procesov ich treba tisíce. Transneurón túto logiku prevracia naruby.
Vedci zistili, že jediný transneurón možno „prepnúť“ medzi úlohami, ktoré v ľudskom mozgu vykonávajú odlišné časti kôry, teda vizuálna oblasť, motorická a premotorická zóna. Toto flexibilné správanie je niečo, čo sa doposiaľ pripisovalo výlučne živej biológii.
„Naša práca ukazuje, že jeden umelý neurón môže napodobniť správanie neurónov z rôznych častí mozgu. To je krok smerom k čipom, ktoré zvládnu komplexné úlohy s minimalistickým hardvérom,“ vysvetľuje profesor Sergey Saveliev z Loughborough University.
Dôležité je, že transneurón neuróny nielen imituje, ale správa sa ako ony. Pri zmene vstupných signálov upravuje frekvenciu svojich elektrických impulzov presne ako skutočné mozgové bunky. Keď mu výskumníci dodali dva signály súčasne, reagoval inak v závislosti od ich časovej synchronizácie. To naznačuje, že je schopný spracovávať informácie spôsobom blízkym biológii, čo bežne vyžaduje zložité neurónové siete.
Čo je za tým? Memristor ako kľúčová zložka
Základom transneurónu je takzvaný memristor, teda nanoskopické zariadenie, ktoré si „pamätá“ predošlé signály tým, že fyzicky mení svoju štruktúru. Keď ním prechádza elektrina, strieborné atómy vytvárajú a narúšajú mikroskopické mostíky. Takto vznikajú elektrické impulzy, teda akési „výboje,“ ktorými sa neuróny medzi sebou dorozumievajú.
Práve táto schopnosť pamätať si minulé stavy a reagovať na zmeny ako teplota či napätie umožňuje transneurónu adaptovať sa bez akéhokoľvek softvérového riadenia.
Hardvér, ktorý sa učí
„Bežné počítače spracúvajú informácie v prísne definovaných krokoch, ale mozog je plný neurónov, ktoré reagujú v nepredvídateľných vzoroch. Náš transneurón je hardvér, ktorý sa približuje práve tomuto princípu fungovania mozgu,“ vysvetľuje doktor Sergei Gepshtein zo Salk Institute.
To, čo dnes napodobňuje softvér by sa tak mohlo presunúť do samotného hardvéru. Výsledkom by mohli byť rýchlejšie a energeticky efektívnejšie počítače, ktoré by sa správali ako biologické mozgy než ako tradičné stroje.
Roboty s vlastným nervovým systémom
Cieľom vedcov je teraz vytvoriť „mozgovú kôru na čipe“ – teda sieť transneurónov, ktoré by spolupracovali podobne ako nervový systém živého tvora. Takýto systém by mohol slúžiť ako základ pre roboty, ktoré sa učia priebežne, v reálnom čase sa prispôsobujú a reagujú na okolie prirodzene, ako živé bytosti.
„Ide o malý, ale dôležitý krok k robotom s umelým nervovým systémom,“ hovorí profesor Joshua Yang z University of Southern California. Podľa neho by takéto technológie mohli umožniť efektívnejšie učenie, nižšiu spotrebu energie a schopnosť celoživotného prispôsobovania sa.
Pomôže aj ľuďom
Technológia však nemieri len do sveta robotiky. Vedci veria, že transneuróny by mohli komunikovať s ľudským nervovým systémom, nahrádzať poškodené časti mozgu alebo pomáhať pri skúmaní vedomia. „Takéto zariadenia by mohli jedného dňa počúvať aj rozprávať sa s naším centrálnym nervovým systémom,“ dodáva doktor Pavel Borisov z Loughborough University. Podľa neho by mohli slúžiť aj ako výskumný nástroj pre neurovedcov, ktorí skúmajú, ako jednotlivé oblasti mozgu spolu komunikujú, a možno aj to, ako vzniká samotné vedomie.
