Искусственный интеллект вышел за пределы простой нейронной сети

В попытке воссоздать работу человеческого мозга в искусственно созданном алгоритме ученые обратили взор на астроциты — специализированные нервные клетки, работающие вместе с нейронами.

Большинство механизмов и компьютерных моделей, управляемых искусственным интеллектом, основаны на способе взаимодействия нейронов — специализированных клеток мозга, между которыми осуществляется передача нервного импульса. В машинах воспроизводится лишь часть активности мозга и совершенно не учитывается влияние других клеток нервной системы на передачу сигнала.

Более ста лет ученые считали, что нейроны — единственные участники сложной «почтовой» системы, доставляющей послания мозга «адресатам» — органам, тканям, клеткам — и обратно. Только недавно обозначилось истинное предназначение других нервных клеток — астроцитов, занимающих в два раза больше места в мозге, чем нейроны.

Астроциты, напоминающие своей формой звёзды с лучиками, не просто заполняют «пустое» пространство, как думали о них раньше. Клетки-«звездочки», как сортировочные центры, контролируют направление с способ передачи «сообщений», которыми обмениваются нейроны. Именно астроциты отвечают за обучение и формирование шаблонов для одинаковых ритмичных действий, таких как ходьба, а также участвуют в отправке отслуживших свое «почтальонов» на покой — помогают устранять мертвые нейроны из мозга.

Ученые из Университета Рутгерса стали первыми, кто перенес пока еще слабо изученные функции астроцитов на искусственный интеллект и принципиально изменил структуру, работу и обучение искусственных нейронных сетей. В статье, которая опубликована на сайте препринтов arXiv и в июле будет представлена на конференции ICONS 2020, исследователи показали, что происходит внутри астроцитов, когда они взаимодействуют с нейронами, а также представили первого робота, управляемого нейронно-астроцитарной сетью.

Оказалось, что астроциты, получая информацию об окружающей среде, взаимодействуют с нейронами и определяют характер их взаимодействия друг с другом. Когда ученые поместили нейроморфный центральный генератор паттернов (CPG), снабженный искусственными астроцитами, в специальные нейроморфные чипы, управляющие шестиногим роботом, то увидели принципиально другое движение: более плавное и «живое».

Константинос Михмизос, доцент кафедры информатики в Университете Рутгерса и ведущий автор исследования, верит, что управляющие сигналы, которые искусственные астроциты передают искусственным нейронам, сделают роботов менее зависимыми от факторов среды и позволят лучше регулировать движение. Метод построения искусственного интеллекта с использованием функций астроцитов уже вошел в программы обучения студентов Университета Рутгерса.