Електронните невронни мрежи, една от ключовите концепции в изследванията на изкуствения интелект, са черпили вдъхновение от биологичните неврони още от самото си създаване – за това свидетелства и името им. Ново изследване сега разкрива, че влиятелната архитектура на AI трансформаторите също има неочаквани паралели с човешката невробиология.
В съвместното си изследване учените предлагат биологичните мрежи от астроцити и неврони да имитират основните изчисления на трансформаторите. Или обратното. Откритията – докладвани съвместно от Масачузетския технологичен институт, лабораторията за изкуствен интелект MIT-IBM Watson и Харвардското медицинско училище – бяха публикувани тази седмица в списание Proceedings of the National Academy of Sciences.
Астроцитно-невронните мрежи са мрежи от клетки в мозъка, които се състоят от два вида клетки: астроцити и неврони. Астроцитите са клетки, които поддържат и регулират невроните – мозъчни клетки, които изпращат и получават електрически импулси. Тяхната дейност е основно мислене. Астроцитите и невроните разговарят помежду си с помощта на химикали, електричество и докосване.
От друга страна, AI трансформаторите – представени за първи път през 2017 г. – са една от базовите технологии зад генеративни системи като ChatGPT. –Всъщност именно оттам идва буквата „Т“ в GPT. За разлика от невронните мрежи, които обработват входните данни последователно, трансформаторите могат да имат директен достъп до всички входни данни чрез механизъм, наречен самовнушение. Това им позволява да изучават сложни зависимости в данни като текст.
Изследователите са се фокусирали върху тристранните синапси, които са възли, където астроцитите образуват връзки между неврон, който изпраща сигнали (пресинаптичен неврон), и неврон, който получава сигнали (постсинаптичен неврон).
С помощта на математическо моделиране те демонстрират как интегрирането на сигналите от астроцитите във времето може да осигури необходимата пространствена и времева памет за самовнимание. Моделите им показват също, че може да се изгради биологичен трансформатор с помощта на калциеви сигнали между астроцитите и невроните. В това изследване се обяснява как да се изгради биологичен трансформатор.
„Останали електрически безмълвни в продължение на повече от век мозъчни записи, астроцитите са едни от най-разпространените, но все още по-малко изследвани клетки в мозъка“, казва Константинос Михмизос, доцент по компютърни науки в университета Рутгерс пред MIT. „Потенциалът за разгръщане на изчислителната мощ на другата половина на нашия мозък е огромен.“
Преглед на високо ниво на предложената мрежа от неврони и астроцити.
Хипотезата използва нововъзникващите доказателства, че астроцитите играят активна роля в обработката на информация, за разлика от досега приеманите им функции на домакини. Тя също така очертава биологична основа за трансформаторите, които могат да надминат традиционните невронни мрежи в улесняването на задачи като генерирането на кохерентен текст.
Предложените биологични трансформатори биха могли да осигурят нов поглед върху човешкото познание, ако бъдат потвърдени експериментално. Въпреки това остават значителни пропуски между хората и гладните за данни модели на трансформатори. Докато трансформаторите се нуждаят от огромни набори от данни за обучение, човешкият мозък трансформира опита в език органично със скромен енергиен бюджет.
Въпреки че връзките между неврологията и изкуствения интелект предлагат прозрения, разбирането на самата сложност на нашите умове остава огромно предизвикателство. Биологичните връзки представляват само една част от пъзела – разгадаването на сложността на човешкия интелект изисква продължителни усилия в различни дисциплини. Начинът, по който невронната биология постига почти магически резултати, продължава да бъде най-дълбоката загадка на науката.
