august 1, 2021

Nettnord.no

Næringsnett Nord-Troms

Et kunstig nettverk holdt på kanten av kaos fungerer som en menneskelig hjerne

Et kunstig nettverk holdt på kanten av kaos fungerer som en menneskelig hjerne

Forskere har vist hvordan man vedlikeholder et nettverk av nanotråder i en tilstand som er i samsvar med det som er kjent som kanten av kaos – en prestasjon som kan brukes til å produsere kunstig intelligens (AI) som fungerer på omtrent samme måte som den menneskelige hjerne gjør.

Teamet brukte forskjellige nivåer av strøm i en nanotrådsimulering, og fant en balanse når det elektriske signalet var for lavt når signalet var for høyt. Hvis signalet var for lavt, var ikke nettverksutgangene komplekse nok til å være nyttige; hvis signalet var for høyt, var utgangene en katastrofe og også ubrukelige.

“Vi fant ut at hvis du skyver signalet for sakte, gjør nettverket bare det samme igjen og igjen uten å lære eller utvikle oss. Hvis vi skyver det for fort og for hardt, blir nettverket uberegnelig og uforutsigbart.” sier fysiker Joel Hochstetter fra University of Sydney og hovedforfatter av studien.

Å holde simuleringene på linjen mellom de to ytterpunktene ga de optimale nettverksresultatene, forskerne rapporterer. Funnene antyder at en rekke hjernelignende dynamikker til slutt kan produseres ved hjelp av nanotrådnettverk.

Konseptbilde av tilfeldig tilkoblede brytere. (Alon Loeffler)

“Noen teorier innen nevrovitenskap antyder at menneskesinnet kan operere på denne kanten av kaos, eller det som kalles den kritiske tilstanden.” sier fysiker Zdenka Kuncic fra University of Sydney i Australia. “Noen nevrologer mener at det er i denne tilstanden at vi oppnår maksimal hjerneytelse.”

For simuleringer ble nanotråder 10 mikron lange og ikke mer enn 500 nanometer tykke tilfeldig arrangert i et todimensjonalt plan. Menneskehår kan være opptil 100 000 nanometer bredt, til sammenligning.

READ  Hvorfor noen ortodokse jødiske kvinner ikke blir vaksinert

I dette tilfellet var problemet som ble tildelt nettverket å transformere en enkel bølgeform i en mer kompleks type, med amplituden og frekvensen til det elektriske signalet justert for å finne den optimale tilstanden til å løse problemet, rett på kanten av kaos.

Nanowire-nettverk kombinerer to systemer i ett, og administrerer både minne (ekvivalent med datamaskinens RAM) og operasjoner (tilsvarer datamaskinens CPU). De kan huske en historie med tidligere signaler, og endre deres fremtidige produksjon som svar på det som skjedde før, og lage dem memristors.

“Der ledningene overlapper hverandre, danner de et elektrokjemisk kryss, som synapser mellom nevroner,” sier Hochstetter.

Vanligvis trener algoritmene nettverket på hvor de beste rutene er, men i dette tilfellet gjorde nettverket det alene.

“Vi fant ut at de elektriske signalene som sendes gjennom dette nettverket automatisk finner den beste ruten for å overføre informasjon,” sier Hochstetter. “Og denne arkitekturen gjør at nettverket kan” huske “tidligere ruter gjennom systemet.”

Det kan igjen bety en betydelig reduksjon i energibruken, fordi nettene ender opp med å bli trent med de mest effektive prosessene. Når kunstig intelligensnettverk utvides, vil det være viktig å kunne holde dem tynne og med så lite kraft som mulig.

Nå har forskere vist at nanotrådnettverk kan gjøre sitt beste for å løse problemet på linjen mellom orden og kaos, akkurat som hjernen vår antas å være i stand til, og det bringer oss et skritt nærmere AI. Som tenker som oss. .

“Det som er så spennende med dette resultatet, er at det antyder at disse typer nanotrådnettverk kan innstilles til regimer med mangfoldig kollektiv dynamikk, i likhet med hjernen, som kan utnyttes for å optimalisere informasjonsbehandling.” Sier Kuncic.

READ  Dette merkelig intelligente og krypende slimet omdefinerer vår forståelse av intelligens.

Forskningen er publisert i Kommunikasjon fra naturen.