Исследователи восстанавливают свзять между нейробиологией и ИИ

Лайнуть/Поделиться

Полувековой мост между нейробиологией и искусственным интеллектом возрождается, благодаря недавно раскрытому сверхскоростному механизму обучения, вдохновленному мозгом, который используется для ускорения существующих алгоритмов обучения искусственного интеллекта на основе небольших наборов данных

Источником алгоритмов машинного и глубокого обучения, которые все больше влияют практически на все аспекты нашей жизни, является механизм обучения, завязанный на синапсах, связывающих нейроны в нашем мозгу. Пытаясь подражать этим функциям мозга, исследователи соединили нейробиологию с искусственным интеллектом более полувека назад. Однако с тех пор экспериментальная нейробиология непосредственно не продвинулась в области машинного обучения, и обе дисциплины – нейробиология и машинное обучение – похоже, развивались независимо.

Теперь в статье, опубликованной сегодня в журнале Scientific Reports, исследователи раскрывают, что они успешно восстановили мост между экспериментальной нейробиологией и продвинутыми алгоритмами обучения искусственного интеллекта. Проводя новые типы экспериментов на нейронных культурах в 2017-м году, исследователи смогли продемонстрировать новый ускоренный мозговой механизм обучения. Например, когда механизм использовался для искусственной задачи распознавания рукописных цифр, его показатели успеха значительно превосходили широко используемые алгоритмы машинного обучения.

Чтобы восстановить этот мост, исследователи намеревались доказать две гипотезы: общее предположение о том, что обучение в мозге чрезвычайно медленное, может быть ошибочным, и что динамика мозга может включать механизмы ускоренного обучения. Удивительно, но эти 2 гипотезы подтвердились.

«Считается, что этап обучения в нашем мозге обычно длится десятки минут или даже больше, в то время как в компьютере он длится наносекунду или в миллион раз быстрее», – сказал ведущий автор исследования профессор Идо Кантер из Физиологического факультета Иланского университета. «Хотя мозг чрезвычайно медленный, его вычислительные возможности превосходят или сопоставимы с типичными современными алгоритмами искусственного интеллекта»

Эксперименты команды в 2018-м году показали, что адаптация в нашем мозгу значительно ускоряется с частотой тренировки.

«Обучение, наблюдая одно и то же изображение 10 раз в секунду, так же эффективно, как и наблюдение одного и того же изображения 1000 раз в месяц», – говорит Шира Сарди, соавтор этой работы. «Повторение одного и того же изображения ускоряет адаптацию в нашем мозгу к секундам, а не к десяткам минут. Возможно, что обучение в нашем мозгу происходит даже быстрее, но за пределами наших текущих экспериментальных ограничений», – добавил доктор Рони Варди, еще один соавтор исследования.

Использование этого недавно открытого интеллектуального механизма ускоренного обучения значительно превосходит широко используемые алгоритмы машинного обучения, такие как распознавание рукописных цифр, особенно там, где для обучения предоставляются небольшие наборы данных.

Ожидается, что реконструированный мост от экспериментальной нейробиологии к машинному обучению будет способствовать развитию искусственного интеллекта и особенно сверхбыстрого принятия решений на ограниченных примерах обучения, аналогично многим обстоятельствам принятия решений человеком, а также роботизированному управлению и оптимизации сети.


Исследования:

  • Brain experiments imply adaptation mechanisms which outperform common AI learning algorithms. 2020. DOI: 10.1038/s41598-020-63755-5
  • New Types of Experiments Reveal that a Neuron Functions as Multiple Independent Threshold Units. 2017. DOI: 10.1038/s41598-017-18363-1
  • Adaptive nodes enrich nonlinear cooperative learning beyond traditional adaptation by links. 2018. DOI: 10.1038/s41598-018-23471-7

Вас также может заинтересовать:

Искусственный интеллект помог создать первых живых роботов

Использование искусственных нейромедиаторов для нейроморфных вычислений

Редакция

Опубликовала
Редакция
Метки: ИИ

Недавние публикации

Негативное поведение вызывает те же паттерны в мозгу, что и плохой запах

Исследователи из Женевского университета обнаружили, что наблюдение за негативным поведением вызывает такие же нейронные реакции,… Читать далее

20/10/2020

Плавание в холодной воде может защитить от деменции, согласно новому исследованию

Купания на открытом воздухе могут быть вознаграждены определенными неврологическими преимуществами. Согласно еще не опубликованному исследованию, проведенному… Читать далее

20/10/2020

Рентгеновские видео показывают суставы в движении

В теле человека насчитывается четыре типа подвижных соединений. И то, как они выглядят, мы знаем по статичным рентгеновским снимкам. Дизайнер из Сан-Франциско… Читать далее

20/10/2020

Выяснилось, почему муравьи такие сильные

Международная группа ученых сделала рентгеновские снимки грудного отдела тела муравьев, проанализировав их мышцы и внутренний… Читать далее

20/10/2020

Шизофрения корректирует эмоции

Ученые выяснили, что пациенты с шизофренией ощущают эмоции совсем не так, как это происходит у… Читать далее

20/10/2020

Дети гомосексуальных нидерландских пар оказались успешнее сверстников

Нидерландские дети, воспитанные гомосексуальными парами, учатся лучше сверстников, воспитанных гетеросексуальными парами. К такому выводу пришли… Читать далее

19/10/2020