^
A
A
A

Искусственный интеллект: разработан чип, имитирующий активность мозга

16 ноября 2011, 17:01

В течение многих десятилетий ученые мечтали создать компьютерную систему, которая смогла бы повторить талант человеческого мозга для изучения новых задач.

Ученые из Массачусетского технологического института теперь сделали важный шаг к достижению этой цели путем разработки компьютерного чипа, который имитирует механизм адаптации нейронов головного мозга в ответ на новую информацию. Это явление, известное как пластичность, как полагают ученые, лежит в основе многих функций мозга, включая обучение и память.

Около 400 транзисторов и кремниевый чип может имитировать деятельность одного синапса головного мозга - соединения между двумя нейронами, что способствует передачи информации с одного нейрона на другой. Исследователи ожидают, что этот чип поможет нейробиологам узнать гораздо больше о работе мозга, а также может быть использован в разработке нейронных протезов, таких как искусственная сетчатка, говорит руководитель проекта Чи-Санг Пун.

Моделирование синапсов

В головном мозге существует около 100 миллиардов нейронов, каждый из которых образует синапсы с большим количеством других нейронов. Синапс - промежуток между двумя нейронами (пресинаптические и постсинаптические нейроны). Пресинаптический нейрон выделяет нейромедиаторы, такие как глутамат и GABA, которые связываются с рецепторами на постсинаптической мембране клетки, активируя ионные каналы. Открытие и закрытие этих каналов приводит к изменению электрического потенциала клетки. Если потенциал изменяется достаточно резко, клетка запускает электрический импульс, названный потенциалом действия.

Вся синаптическая активность зависит от ионных каналов, которые контролируют поток заряженных ионов, таких как натрий, калий и кальций. Эти каналы также являются ключевыми в двух процессах, известных как долгосрочное потенцирование (LTP) и длительная депрессия (ООО), которые соответственно усиливают и ослабляют синапсы.

Ученые разработали свой компьютерный чип, так что транзисторы могут имитировать активность различных ионных каналов. В то время, как большинство чипов работают в двоичном режиме – «включение / выключение», электрические токи на новом чипе текут через транзисторы в аналоговом режиме. Градиент электрического потенциала заставляет поток течь через транзисторы так же, как ионы проходят через ионные каналы в клетке.

"Мы можем настроить параметры схемы для концентрации на конкретном ионном канале," говорит Пун. "Теперь у нас есть способ захватить каждый ионный процесс, который происходит в нейроне".

Новый чип представляет собой "существенный прогресс в усилиях по изучению биологических нейронов и синаптической пластичности на CMOS [комплементарный металло-оксид-полупроводник] чипе", говорит Деан Буономано, профессор нейробиологии в Университете Калифорнии из Лос-Анджелеса, добавив, что "уровень биологического реализма, впечатляет.

Ученые планируют использовать свой чип, чтобы создать системы для моделирования конкретных нейронных функций, таких как система зрительной обработки. Такие системы могли бы быть намного быстрее, чем цифровые компьютеры. Даже на компьютерных системах высокой производительности требуются часы или дни, чтобы смоделировать простые схемы мозга. С аналоговой системой чипа моделирование происходит быстрее, чем в биологических системах.

Другое потенциальное применение этих чипов, настройка взаимодействия с биологическими системами, таких как искусственная сетчатка и мозг. В будущем эти чипы могут стать стандартными блоками для устройств искусственного интеллекта, говорит Пун.

!
Обнаружили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.

Медицинский эксперт-редактор

Портнов Алексей Александрович

Образование: Киевский Национальный Медицинский Университет им. А.А. Богомольца, специальность - "Лечебное дело"

Другие врачи

Поделись в социальных сетях



Новейшие исследования по теме Искусственный интеллект: разработан чип, имитирующий активность мозга

В полной темноте мозг сообщает зрительной системе о той обстановке, которая, по его мнению, должна быть здесь. При этом мозг мобилизует собственный предыдущий жизненный и визуальный опыт.

Мы многое знаем о связи между здоровьем беременной матери и поведением, настроением, когнитивном и психологическом развитии ее ребенка после рождения.

Сообщите нам об ошибке в этом тексте:
Просто нажмите кнопку "Отправить отчет" для отправки нам уведомления. Так же Вы можете добавить комментарий.