«Живой компьютер»
2023-04-07 13:20:29
Группа исследователей из университета Иллинойса создала то, что можно назвать термином "живой компьютер". Главным элементом этого компьютера являются искусственно выращенные клетки тканей головного мозга, а сам этот компьютер является доказательством работоспособности идеи, согласно которой такие "искусственные мозги" в будущем смогут стать управляющими компонентами различных робототехнических устройств.
Изначально ученые взяли у подопытных грызунов необходимое количество стволовых клеток и запрограммировали их на превращение в клетки нервных тканей. Таким образом им удалось вырастить в чашке Петри тонкую пленку из приблизительно 80 тысяч нейронов.
Собственно компьютер имеет размер, сопоставимый с размером ладони человека, он находится внутри инкубатора, в котором поддерживается определенная температура, влажность и другие благоприятные для жизнедеятельности нервных клеток условия. Тонкая пленка нервных тканей лежит на сетке электродов, а еще ниже находятся выходы оптического волокна, что все вместе позволяет стимулировать клетки одновременно электричеством и светом.
Однако, одной только сборки всего этого было недостаточно для того, чтобы компьютер начал работать, ученым пришлось "научить" нервные ткани работать с остальными компонентами, подобно единому целому. Для этого они обучили систему, подобно тому, как обучают нейронные сети, только в данном случае использовались импульсы тока и вспышки света, чередовавшиеся в нужных последовательностях. После этого компьютер был оставлен в покое на 30 минут времени, чего оказалось достаточно для закрепления сформировавшихся нейронных связей.
Затем исследователи провели тест F1, который используется для проверки работы нейронных сетей и который выдает результат в диапазоне от 0 до 1. Сначала живой компьютер не мог набрать значения выше 0.6 из-за того, что нейроны хаотично генерировали случайные электрические сигналы. Ученым пришлось разработать и использовать специальную комбинацию химических стимулов и дополнительных электрических импульсов для своего рода "успокоения" этого мини-мозга, который перестал генерировать случайные сигналы. И уже после этого компьютер прошел тест с результатом в 0.98, почти идеальным результатом.
И в заключении следует отметить, что этот живой компьютер продемонстрировал очень высокую обучаемость, на его обучение было затрачено во много раз меньше времени, чем на обучение стандартной нейронной сети. А в своей дальнейшей работе ученые из Иллинойса планируют создать более сложный биокомпьютер с большим количеством нейронов. Они надеются, что такое усложнение может привести к демонстрации "некоего неожиданного поведения", которому нейронная сеть изначально не обучалась.
Изначально ученые взяли у подопытных грызунов необходимое количество стволовых клеток и запрограммировали их на превращение в клетки нервных тканей. Таким образом им удалось вырастить в чашке Петри тонкую пленку из приблизительно 80 тысяч нейронов.
Собственно компьютер имеет размер, сопоставимый с размером ладони человека, он находится внутри инкубатора, в котором поддерживается определенная температура, влажность и другие благоприятные для жизнедеятельности нервных клеток условия. Тонкая пленка нервных тканей лежит на сетке электродов, а еще ниже находятся выходы оптического волокна, что все вместе позволяет стимулировать клетки одновременно электричеством и светом.
Однако, одной только сборки всего этого было недостаточно для того, чтобы компьютер начал работать, ученым пришлось "научить" нервные ткани работать с остальными компонентами, подобно единому целому. Для этого они обучили систему, подобно тому, как обучают нейронные сети, только в данном случае использовались импульсы тока и вспышки света, чередовавшиеся в нужных последовательностях. После этого компьютер был оставлен в покое на 30 минут времени, чего оказалось достаточно для закрепления сформировавшихся нейронных связей.
Затем исследователи провели тест F1, который используется для проверки работы нейронных сетей и который выдает результат в диапазоне от 0 до 1. Сначала живой компьютер не мог набрать значения выше 0.6 из-за того, что нейроны хаотично генерировали случайные электрические сигналы. Ученым пришлось разработать и использовать специальную комбинацию химических стимулов и дополнительных электрических импульсов для своего рода "успокоения" этого мини-мозга, который перестал генерировать случайные сигналы. И уже после этого компьютер прошел тест с результатом в 0.98, почти идеальным результатом.
И в заключении следует отметить, что этот живой компьютер продемонстрировал очень высокую обучаемость, на его обучение было затрачено во много раз меньше времени, чем на обучение стандартной нейронной сети. А в своей дальнейшей работе ученые из Иллинойса планируют создать более сложный биокомпьютер с большим количеством нейронов. Они надеются, что такое усложнение может привести к демонстрации "некоего неожиданного поведения", которому нейронная сеть изначально не обучалась.
разное
