На изкуствен интелект за пръв път му е бил нужен сън

В изкуствена невронна мрежа, имитираща работата на човешкия мозък, неочаквано се появила необходимост от сън. Състояние, аналогично на бавния човешки сън, възстановило нейната работоспособност. Изследването е проведено от екип учени от Националната лаборатория Лос Аламос, САЩ.

Известно е, че изкуствените невронни мрежи имитират работата на невронните мрежи на човешкия мозък. В частност, те се състоят от своеобразни неврони, съединени със специални връзки, изпълняващи функциите на синапсите. Обучението на невронните мрежи става благодарение на промяната на проводимостта на тези изкуствени синапси.

Много често приликите на човешкия мозък и изкуствените невронни мрежи завършва тук. Обикновено специалистите по изкуствен интелект не си поставят за цел да имитират работата на човешката нервна система. Това е същото, както самолетът не копира полета на птиците, въпреки че двата летящи обекта използват подемната сила на крилата. По същия начин и изкуствената невронна мрежа може да не преповтаря функциите на мозъка за да може да изпълнява успешно поставените задачи.

Но някои учени се интересуват именно от принципите на работа на мозъка и възможността те да бъдат моделирани с помощта на изкуствена невронна мрежа.

„Ние изучаваме импулсни невронни мрежи. Това са системи, обучаващи се като нашия жив мозък“. – казва един от съавторите на новото изследване Ицзин Уоткинс (Yijing Watkins) от Националната лаборатория Лос Аламос в САЩ.

Уоткинс и нейните колеги са създали невронна мрежа, която не само се обучава да вижда, но и го прави по начина, както се случва при новородените. Тук е задължително уточнението, че пълноценното зрение се изгражда благодарение на практиката. Известен е експеримента, в който котенца не са се научили да виждат хоризонтални линии, тъй като в първите пет месеца от своя живот те не са виждали такива.

Уоткинс и колегите и установили, че след дълъг период на обучение, невронната мрежа, започнала да работи нестабилно. Учените изпробвали различни начини да преодолеят проблема. Но ефективно решение се намерило едва тогава, когато на входа на невронната мрежа за продължителен период бил подаден слаб гаусов шум. След това системата възстановила своята пълноценна работа.

Изследователите предполагат, че именно такъв сигнал получават зрителните неврони по време на бавния сън.

„Приличаше, че по този начин ние сме подарили на невронната мрежа еквивалент на спокойна нощна почивка“ – обяснява Уоткинс.

Авторите на новото изследване подчертават, че нуждата от „сън“ възникнала заради това, че нейното обучение много напомня за обучението на живия мозък. Повечето изкуствени невронни мрежи използват други алгоритми за обучение, имащи малки прилики с работата на човешката нервната система и не се сблъскват с такива проблеми.

Сега учените искат да проверят своите изводи с помощта на нервноморфния чип Loihi , имитиращ устройството на мозъка и притежаващ 130 хиляди изкуствени неврона и 130 милиона синапси. Същият този чип наскоро се научи да разпознава миризми и изигра решаваща роля в създаването от IBM на нервноморфния компютър Pohoiki Springs, превъзхождащ мозъка на мишка. Изследователите планират да включат към него изкуствено око и да го обучават, обработвайки зрителна информация. Те се надяват, че позволявайки на чипа от време на време да „спи“, ще подобрят неговата работоспособност.

Резултатите от изследването са представени на конференцията „Жените в компютърното зрение“, състояла виртуално заради пандемията от коронавируса, вчера 14.06 2020г. в Сиатъл.