Почти как у человека: ученые создали электронный "мозг", который учится на лету

Ученые создали новый тип искусственного мозга из проводов, который может учиться и запоминать вещи на ходу, как это делают люди. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

Сотрудники Сиднейского университета и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе создали обширную систему из нанопроволоки толщиной в миллиарды раз меньше метра. Они образуют случайные узоры, но при этом действуют, как нейронные сети в человеческом мозгу и могут обрабатывать информацию разными способами.

Сети из нанопроводов могут учиться и запоминать, используя простые условия, которые изменяют электрическое сопротивление в точках пересечения проводов — это явление называется "резистивным переключением памяти". Проволока лучше или хуже проводит ток в зависимости от получаемых сигналов, примерно так же клетки мозга (нейроны) обмениваются информацией через отростки-синапсы. Для управления этим процессом создали специальный чип.

Ученые протестировали сети нанопроводов для решения двух задач: запоминание изображений и запоминание последовательностей из 8 чисел. Как рассказала руководитель исследовательской группы Зденка Кунчич, запоминание чисел похоже на запоминание номера телефона, поэтому нейросеть справилась с этим заданием.

Кроме того, искусственный мозг научился узнавать изображения в виде рукописных цифр, используя базу из 70 000 картинок. Это классическая задача для систем машинного обучения, однако сети из нанопроводов также могут "схватывать на лету" и обрабатывать динамические данные из Интернета. Главный автор статьи Жуомин Чжу отметил, что сети нанопроводов продемонстрировали высокий уровень производительности машинного обучения, правильно определив изображения в 93,4% случаев.

Зденка Кунчич говорит, что это большой прогресс, поскольку виртуальным системам сложно учиться в режиме онлайн из-за большого объема постоянно меняющихся данных. Обычно система машинного обучения сначала сохраняет данные, а уже потом передает их нейросети, но на практике это требует очень много энергии. Новый подход позволил "мозгу" из нанопроводов обучаться и запоминать "на лету" по одной точке данных за раз, не сохраняя их и не используя слишком много энергии.

Как подытожили ученые, в целом эксперименты показали высокий потенциал сети нанопроволок для имитации обучения и памяти, подобных мозгу человека. Пока исследователи лишь поверхностно изучили возможности этой технологии, но у будущем она может привести к созданию более продвинутых и экологически чистых машин, способных обрабатывать сложные и переменчивые данные благодаря искусственному интеллекту.

Ранее писали, как ученые заставили нейросеть думать "по-человечески". Новая модель, которую обучили по композиционному принципу, во время тестов показала результаты, схожие с участниками-людьми и даже допустила те же ошибки.