Új kiadványok
Mesterséges intelligencia: olyan chipet fejlesztettek ki, amely az agyi tevékenységet utánozza
Utolsó ellenőrzés: 01.07.2025
Minden iLive-tartalmat orvosi szempontból felülvizsgáltak vagy tényszerűen ellenőriznek, hogy a lehető legtöbb tényszerű pontosságot biztosítsák.
Szigorú beszerzési iránymutatásunk van, és csak a jó hírű média oldalakhoz, az akadémiai kutatóintézetekhez és, ha lehetséges, orvosilag felülvizsgált tanulmányokhoz kapcsolódik. Ne feledje, hogy a zárójelben ([1], [2] stb.) Szereplő számok ezekre a tanulmányokra kattintható linkek.
Ha úgy érzi, hogy a tartalom bármely pontatlan, elavult vagy más módon megkérdőjelezhető, jelölje ki, és nyomja meg a Ctrl + Enter billentyűt.
A tudósok évtizedek óta álmodoznak egy olyan számítógépes rendszer létrehozásáról, amely képes lenne lemásolni az emberi agy képességét az új problémák megtanulására.
A Massachusetts Institute of Technology tudósai most jelentős lépést tettek e cél elérése felé egy olyan számítógépes chip kifejlesztésével, amely utánozza az agy neuronjainak alkalmazkodási módját az új információkhoz. Ez a plaszticitásnak nevezett jelenség állítólag számos agyi funkció, többek között a tanulás és az emlékezés alapját képezi.
A körülbelül 400 tranzisztorból álló szilíciumchip képes utánozni egyetlen agyi szinapszis aktivitását – két neuron közötti kapcsolatot, amely elősegíti az információátvitelt egyik neuronról a másikra. A kutatók arra számítanak, hogy a chip segíteni fog az idegtudósoknak abban, hogy sokkal többet megtudjanak az agy működéséről, és felhasználható idegi protézisek, például mesterséges retinák fejlesztésére is – mondja Chi-Sang Poon, a projekt vezetője.
Szinapszisok modellezése
Az agyban körülbelül 100 milliárd neuron található, amelyek mindegyike szinapszist képez számos más neuronnal. A szinapszis két neuron (preszinaptikus és posztszinaptikus neuronok) közötti tér. A preszinaptikus neuron olyan neurotranszmittereket szabadít fel, mint a glutamát és a GABA, amelyek a sejt posztszinaptikus membránján lévő receptorokhoz kötődve aktiválják az ioncsatornákat. Ezen csatornák nyitása és zárása a sejt elektromos potenciáljának megváltozását okozza. Ha a potenciál elég drámaian megváltozik, a sejt egy elektromos impulzust, amelyet akciós potenciálnak neveznek.
Minden szinaptikus aktivitás az ioncsatornáktól függ, amelyek szabályozzák a töltéssel rendelkező ionok, például a nátrium, a kálium és a kalcium áramlását. Ezek a csatornák kulcsfontosságúak két folyamatban is, amelyeket hosszú távú potenciációnak (LTP) és hosszú távú depressziónak (LTD) neveznek, és amelyek erősítik, illetve gyengítik a szinapszisokat.
A tudósok úgy tervezték a számítógépes chipjüket, hogy a tranzisztorok utánozhassák a különböző ioncsatornák aktivitását. Míg a legtöbb chip bináris be/ki üzemmódban működik, az új chipen az elektromos áram analóg módban folyik át a tranzisztorokon. Az elektromos potenciál gradiense ugyanúgy folytatja az áramot a tranzisztorokon keresztül, mint ahogy az ionok áramlanak az ioncsatornákon egy sejtben.
„Be tudjuk hangolni az áramkör paramétereit, hogy egy adott ioncsatornára összpontosítsanak” – mondja Poon. „Most már van egy módszerünk arra, hogy rögzítsük az idegsejtekben zajló összes ionfolyamatot.”
Az új chip „jelentős előrelépést jelent a biológiai neuronok és a szinaptikus plaszticitás CMOS [komplementer fém-oxid-félvezető] chipen történő tanulmányozásában” – mondja Dean Buonomano, a Los Angeles-i Kaliforniai Egyetem neurobiológia professzora, hozzátéve, hogy „a biológiai realizmus szintje lenyűgöző”.
A tudósok azt tervezik, hogy a chipjüket olyan rendszerek létrehozására használják, amelyekkel olyan specifikus idegi funkciókat szimulálhatnak, mint például a vizuális feldolgozó rendszer. Az ilyen rendszerek sokkal gyorsabbak lehetnek, mint a digitális számítógépek. Még a nagy teljesítményű számítógépes rendszereknek is órákra vagy napokra van szükségük az egyszerű agyi áramkörök szimulálásához. A chip analóg rendszerével a szimulációk gyorsabbak, mint a biológiai rendszerekben.
Ezen chipek egy másik lehetséges felhasználási módja a biológiai rendszerekkel, például mesterséges retinákkal és aggyal való interakciók testreszabása. A jövőben ezek a chipek mesterséges intelligenciával működő eszközök építőelemeivé válhatnak, mondja Poon.