Μια ομάδα στο Πανεπιστήμιο του Πρίνστον ανέπτυξε μια τρισδιάστατη συσκευή που συνδυάζει δεκάδες χιλιάδες ζωντανούς νευρώνες με ένα ενσωματωμένο ηλεκτρονικό πλέγμα, αποτελώντας ένα βιολογικό νευρωνικό δίκτυο ικανό να αναγνωρίζει περίπλοκα ηλεκτρικά μοτίβα. Αυτό μελέτηπου δημοσιεύτηκε στο Nature Electronics, εισάγει μια νέα βιο-υβριδική υπολογιστική προσέγγιση που θα μπορούσε να μετριάσει τις κλιμακούμενες ενεργειακές ανάγκες της τεχνητής νοημοσύνης.
Η συσκευή χρησιμοποιεί μια «Αρχιτεκτονική Inside-Out», που την ξεχωρίζει από προηγούμενα μοντέλα εγκεφάλου σε τσιπ που εξαρτιόνταν από επίπεδες, δισδιάστατες κυτταροκαλλιέργειες ή εξωτερικά ανιχνευόμενες τρισδιάστατες δομές. Οι ερευνητές δημιούργησαν ένα τρισδιάστατο πλέγμα με μικροσκοπικά μεταλλικά σύρματα και ηλεκτρόδια επικαλυμμένα με ένα εύκαμπτο εποξειδικό υλικό για άψογη διασύνδεση με μαλακό βιολογικό ιστό. Σε αυτό το ικρίωμα καλλιεργήθηκαν νευρώνες, σχηματίζοντας ένα πυκνό και λειτουργικό δίκτυο με την πάροδο του χρόνου.
Αυτός ο ολοκληρωμένος σχεδιασμός επιτρέπει στους ερευνητές να διεγείρουν και να καταγράφουν τη νευρική δραστηριότητα με μεγαλύτερη ακρίβεια από προηγούμενες μεθοδολογίες. Πάνω από έξι μήνες, η ομάδα πειραματίστηκε με την τροποποίηση των νευρωνικών συνδέσεων και εκπαίδευσε επιτυχώς έναν αλγόριθμο για τη διαφοροποίηση μεταξύ χωρικών και χρονικών ηλεκτρικών προτύπων. Το έργο ηγήθηκε από τον Tian-Ming Fu, επίκουρο καθηγητή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών, μαζί με τον James Sturm, τον Stephen R. Forrest καθηγητή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών και τον μεταδιδακτορικό ερευνητή Kumar Mritunjay.
Η έρευνα αρχικά επικεντρώθηκε στη θεμελιώδη νευροεπιστήμη, αλλά αποκάλυψε σημαντικές επιπτώσεις για το υλικό τεχνητής νοημοσύνης, ιδιαίτερα όσον αφορά την κατανάλωση ενέργειας. «Το πραγματικό σημείο συμφόρησης για την τεχνητή νοημοσύνη στο εγγύς μέλλον είναι η ενέργεια», δήλωσε ο Fu. «Ο εγκέφαλός μας καταναλώνει μόνο ένα μικροσκοπικό κλάσμα – περίπου το ένα εκατομμυριοστό – της ενέργειας που καταναλώνεται από τα σημερινά συστήματα AI για την εκτέλεση παρόμοιων εργασιών».
Αυτή η συσκευή αποτελεί μέρος μιας αυξανόμενης τάσης που επιδιώκει να θολώσει τα όρια μεταξύ βιολογικών και ηλεκτρονικών συστημάτων. Πρόσφατες επιδείξεις από ερευνητές του Northwestern University παρουσίασαν τυπωμένους τεχνητούς νευρώνες που πυροδοτούν αποκρίσεις σε ζωντανά εγκεφαλικά κύτταρα ποντικιού, ενώ η συσκευή Princeton προωθεί αυτή την ιδέα ενσωματώνοντας ηλεκτρονικά μέσα στο ίδιο το ζωντανό δίκτυο, προσφέροντας υψηλότερη ενοποίηση και βελτιωμένες δυνατότητες ελέγχου.
Ο Mritunjay σχολίασε ότι αυτά τα συστήματα «όχι μόνο βοηθούν στην αποκάλυψη των υπολογιστικών μυστικών του εγκεφάλου, αλλά μπορούν επίσης να βοηθήσουν στην κατανόηση και, ενδεχομένως, στη θεραπεία νευρολογικών ασθενειών». Η ερευνητική ομάδα σχεδιάζει να κλιμακώσει την πλατφόρμα για πιο σύνθετες υπολογιστικές εργασίες, με αναμενόμενες μακροπρόθεσμες εφαρμογές στο σχεδιασμό νευρομορφικών τσιπ, τη δοκιμή φαρμάκων και τις διεπαφές εγκεφάλου-μηχανής.
VIA: dataconomy.com
