Eveline van Doremaele. Kreditas: Bart van Overbeeke Dabartinės kompiuterinės sistemos labai gerai atlieka tikslius skaičiavimus. Tačiau kadangi naudojame vis daugiau dirbtiniu intelektu pagrįstų programų, mums taip pat reikia efektyvesnių sistemų, kurios galėtų apdoroti duomenis realiuoju laiku tokiu pat tikslumu. TU/e tyrėja Eveline van Doremaele kuria naujos kartos kompiuterius, sukurtus pagal žmogaus smegenis. Be to, ji panaudojo organines medžiagas unikaliam lustui, kurį sukūrė naudojant neuromorfinį skaičiavimą, o tai reiškia, kad jis gali sąveikauti su mūsų kūnais.
Savarankiškai važiuojantys automobiliai, veido atpažinimas, kalbos atpažinimas: visos programos, pagrįstos dirbtiniu intelektu. Kad tai būtų įmanoma, kompiuterinės sistemos turi prisitaikyti prie vis dinamiškesnės aplinkos ir sugebėti apdoroti nestruktūrizuotus ir netobulus duomenis. Dabartiniai dirbtiniai neuroniniai tinklai veikia gerai, tačiau turi ir didelių trūkumų. Pavyzdžiui, jie sunaudoja daug energijos ir užtrunka gana ilgai sudėtingiems skaičiavimams atlikti.
Štai kodėl TU/e tyrėja Eveline van Doremaele pastaruosius kelerius metus praleido kurdama naujos kartos kompiuterines sistemas, kurdama išmanųjį lustą, kuris gali būti naudojamas įvairioms reikmėms žmogaus organizme. Ketvirtadienį, gegužės 25 d., Mechanikos inžinerijos katedroje ji apgynė cum laude disertaciją.
Imituoja smegenis
„Mes patys nešiojame tobulą sistemą sudėtingoms užduotims atlikti“, – sako Van Doremaele trumpai liesdama galvą. „Mūsų smegenys puikiai susitvarko su neapibrėžtumu ir labai efektyviai dirba besikeičiančiomis aplinkybėmis. Taip yra daugiausia dėl smegenų gebėjimo vienu metu vykdyti procesus ir skaičiavimus, taip pat mokytis remiantis ankstesne patirtimi. Kaip tik to mums reikia. AI programoms“.
Nenuostabu, kad neuromorfiniai skaičiavimai, imituojantys mūsų smegenų struktūrą ir funkcijas kompiuterinėje sistemoje, pastaraisiais metais išaugo, sako Van Doremaele. „Energiją tausojančios, greitos ir dinamiškos mūsų smegenys demonstruoja, kaip turi veikti tobula kompiuterinė sistema, taip pasitarnaudamos kaip didžiulis įkvėpimo šaltinis mūsų grupei ir kitiems mokslininkams. Mes perkeliame tai į kitą lygį, bandydami sukurti įrenginį, kurio pagrindinis tikslas yra Savarankiškai besimokanti žmonių ir mašinų sąveika“.
„Pavyzdžiai: išmanioji protezinė ranka, kurią galite pritvirtinti prie savo kūno ir kurią galite išmokyti griebti rašiklį dėl dirbtinių neuronų, lustą, kuris vienu metu naudoja skirtingus jutiklius, kad aptiktų cirkuliuojančią vėžio ląstelę tarp milijonų normalių ląstelių. , ir širdies stimuliatorius, galintis prisitaikyti prie senstančios širdies. Kai tik įdiegsime technologiją, taikomųjų programų bus begalė.
Savarankiško mokymosi sistema
Norėdamas pagaminti tokį lustą, Van Doremaele ėmėsi ieškoti tinkamų medžiagų, kurios būtų tinkamos programuoti ir būtų gerai priimamos mūsų organizmų. Van Doremaele tyrimai rodo, kad šiuo požiūriu labai veiksmingi laidūs organiniai polimerai – ilgos molekulės, kurios praleidžia elektros srovę.
„Kad sistema galėtų mokytis savarankiškai, būtina, kad prietaiso pasipriešinimas būtų kintamas. Taip nutinka ir mūsų smegenyse: kai ko nors išmokstate dažniau, ryšys tarp nervinių ląstelių stiprėja. Naudojant jonus iš tikrųjų tai leidžia mums keisti pasipriešinimą, bet taip pat norime, kad ryšys būtų nuolatinis“, – aiškina ji.
Silpnesnės jungtys
„Iki šiol mūsų sričiai buvo įprasta naudoti medžiagas, kurių jungtys laikui bėgant silpsta“, – sakė dr. kandidatas tęsia. – Rankos protezavimo atveju tai reikštų, kad po mėnesio, pavyzdžiui, nebežinote, kaip pasiimti rašiklio.
„Mūsų išbandyta ambipolinė medžiaga P-3O yra unikali: ji gali keisti varžą ir išlaikyti sukurtą ryšį. Ji taip pat veikia tiek su skystu elektrolitu, pavyzdžiui, vandeningoje kūno aplinkoje, tiek su kieta medžiaga. elektrolitas, jonų gelis. Sujungdami ląsteles viena su kita, galime sudaryti sudėtingas grandines su tam tikromis savybėmis. Tai praverčia matuojant silpnus signalus, pvz., nedidelius raumenų judesius arba signalus, kuriuos supa daug triukšmo, pvz. širdies plakimas“.
Prakaito mėginių matavimas
Nors norint atlikti sudėtingus matavimus, reikia atlikti daug tolesnių tyrimų, Van Doremaele jau naudojo neuromorfinį skaičiavimą, kad sukurtų biojutiklį, kuris galėtų analizuoti tiriamųjų prakaito mėginius dėl paveldimos cistinės fibrozės buvimo. „Naudodamas skirtingus jutiklius, lustas gali išmatuoti kalio ir chloro kiekį prakaite. Turėjome, kad sistema prognozuotų kiekvieną prakaito mėginį. Jei prognozė buvo klaidinga, paspaudžiau mygtuką ir sistema pasitaisė. Galiausiai Biosensorius davė tik teisingus atsakymus. Taigi jis išmoko unikaliu būdu, kaip neuronas žmogaus smegenyse. Tai suteikia mums pagrindą, kurį galime tobulinti.”
Van Doremaele pastebėjo didelį susidomėjimą savo darbu. „DI yra beveik visur ir jis tik dar labiau paplitęs. Tačiau energijos problema taip pat didėja, nes duomenų centrai sunaudoja milžiniškus energijos kiekius. Tai reiškia, kad būtina rasti alternatyvių kompiuterinių sistemų. Mūsų dėmesys sutelkiamas į organines medžiagas, skirtas savarankiškam mokymuisi. biomedicinos taikymas yra gana unikalus.”
„Šiuo klausimu dirba tik kelios grupės, dažnai vykdančios bendrus projektus. Atsižvelgiant į projekto daugiadalykiškumą, užmezgėme ryšius ir miestelyje. Ieškodamas skirtingo išsilavinimo kolegų ir dalindamasis daugybe žinių, tapau jungiamuoju kaiščiu. tarp TU/e mokslinių tyrimų institutų EAISI (Dirbtinis intelektas) ir ICMS (Sudėtingos molekulinės sistemos). Daktaro laipsnis kartais gali būti vienišas, tačiau savo disertacijoje turiu didžiulį pripažinimą, kad už tai parodysiu.”
Daugiau informacijos: Organinis neuromorfinis skaičiavimas sąsajoje su bioelektronika. research.tue.nl/files/29675735 … Doremaele_van_st.pdf
Citata: Išmaniojo lusto, pagrįsto žmogaus smegenimis, kūrimas (2023 m. gegužės 26 d.), gautas 2023 m. gegužės 26 d. iš https://techxplore.com/news/2023-05-smart-chip-based-human-brain.html
Šis dokumentas yra saugomas autorių teisių. Išskyrus bet kokius sąžiningus sandorius privačių studijų ar mokslinių tyrimų tikslais, jokia dalis negali būti atkuriama be raštiško leidimo. Turinys pateikiamas tik informaciniais tikslais.
