Nanodrôtové siete sa môžu učiť a pamätať si ako ľudský mozog
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 26. 4. 2023
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Nanodrôtové siete napodobňujú zosieťovanú štruktúru ľudského mozgu. Ale dokážu sa učiť a pamätať si ako ľudský mozog? Nový výskum naznačuje, že môžu.
Silná schopnosť mozgu spracovávať informácie je do značnej miery spôsobená sieťou spojení tvorených neurónmi a synapsiami. Aj keď rozumieme veľkej časti fungovania mozgu, niektoré aspekty, ako napríklad vyššie kognitívne funkcie, ako je učenie a pamäť, zostávajú pre vedcov nepolapiteľné.
Druh nanotechnológie, nanodrôtové siete sú zvyčajne vyrobené z vysoko vodivých strieborných drôtov, neviditeľných voľným okom, pokrytých plastovým materiálom a tvarovaných do siete. Nanodrôty sa samy zostavujú a vytvárajú dynamickú a komplexnú sieť, ktorá integruje pamäť a spracovanie, podobne ako v mozgu.
Teraz medzinárodný tím vedený výskumníkmi z univerzity v Sydney dokázal, aké sú nanodrôtové siete podobné ľudskému mozgu.
„Táto nanodrátová sieť je ako syntetická neurónová sieť, pretože nanodrôty fungujú ako neuróny a miesta, kde sa navzájom spájajú, sú analogické so synapsiami,“ povedala Zdenka Kunčicová, spoluautorka štúdie.
Aby vedci zistili, do akej miery nanodrôtové siete preukazujú kognitívne fungovanie, vykonali verziu testu, ktorý sa používa na hodnotenie ľudskej pracovnej pamäte, nazývaný ako n-back test.
Ľuďom, ktorí podstupujú test n-back, sa môže zobraziť séria písmen alebo obrázkov prezentovaných v sekvencii. Pre každú položku v poradí musia určiť, či sa zhoduje s položkou prezentovanou pred „n“ položkami. N-back skóre sedem je priemer, čo naznačuje, že osoba dokáže rozpoznať položku, ktorá sa objavila pred siedmimi položkami.
Pre nanodrôtové siete výskumníci upravili test n-back na implementovateľné čiastkové úlohy. Na vykonanie testu výskumníci viedli dráhy nanodrôtových sietí tam, kde chceli.
„To, čo sme tu urobili, je manipulácia s napätím koncových elektród, aby sme prinútili dráhy k zmene, namiesto toho, aby sme nechali sieť robiť svoju vlastnú vec,“ povedal Alon Loeffler, hlavný autor štúdie. „Prinútili sme cesty, aby išli tam, kam sme chceli“.
Vedci zistili, že nasmerovanie dráh nanodrôtových sietí zlepšilo pamäťovú kapacitu a presnosť.
„Keď to implementujeme, ich pamäť mala oveľa vyššiu presnosť a v skutočnosti sa časom neznižovala, čo naznačuje, že sme našli spôsob, ako posilniť dráhy, ktoré ich posunú tam, kde ich chceme, a potom si to sieť zapamätá,“ povedal Loeffler.
Dôkazom bolo testovanie. Keď tím vykonal modifikovaný n-back test nanodrôtových sietí, mohli si „zapamätať“ požadovaný koncový bod v elektrickom obvode sedem krokov späť, na rovnakej úrovni ako ľudská pamäť.
Vedci tvrdia, že po neustálom posilňovaní nanodrôtových sietí dosiahnu bod, kedy sa pamäť zafixuje a nie je potrebné žiadne ďalšie posilňovanie.
„Je to niečo ako rozdiel medzi dlhodobou pamäťou a krátkodobou pamäťou v našom mozgu,“ povedala Kunčicová. „Ak si chceme niečo zapamätať na dlhú dobu, naozaj musíme neustále trénovať naše mozgy, aby sme si to upevnili, inak sa to časom vytratí“.
Vedci tvrdia, že ich štúdia dokazuje, že nanodrôtové siete môžu fungovať podobným spôsobom ako ľudský mozog a mohli by sa použiť na zlepšenie robotiky alebo senzorových zariadení, ktoré sa musia rýchlo rozhodovať.
„V tomto výskume sme zistili, že kognitívne funkcie vyššieho rádu, ktoré bežne spájame s ľudským mozgom, môžu byť emulované v nebiologickom hardvéri,“ povedal Loeffler. „Naša súčasná práca pripravuje cestu k replikácii učenia a pamäte podobné mozgu v nebiologických hardvérových systémoch a naznačuje, že základná povaha inteligencie podobnej mozgu môže byť fyzická“.
Štúdia bola nedávno publikovaná v Science Advances.
