Druciki ze srebra działają jak ludzki mózg. Potrafią uczyć się i zapamiętywać
Naukowcy z Uniwersytetu w Sydney w Australii wykazali, że sieci neuronowe zbudowane z nanoprzewodów mogą wykazywać zdolności do zapamiętywania krótko- i długoterminowego, zupełnie jak ludzki mózg. Sieci te, zbudowane z niezwykle cienkich, srebrnych przewodów o wysokich zdolnościach przewodzenia prądu, które są powleczone plastikiem i ułożone w siatkę, naśladują fizyczną strukturę ludzkiego mózgu.
Ten przełom w nanotechnologii sugeruje, że niebiologiczne systemy zbudowane przez człowieka mogą potencjalnie uczyć się i zapamiętywać informacje na wzór mózgu. Liczba potencjalnych zastosowań tego odkrycia w dziedzinach takich jak robotyka jest ogromna.
Sieci ze srebra inspirowane budową ludzkiego mózgu
Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie Science Advances, a ich autorem jest dr Alon Loeffler, który współpracował z partnerami z Japonii. Jak mówi naukowiec:
W tych badaniach stwierdziliśmy, że funkcje poznawcze wyższego rzędu, które zwykle kojarzymy z ludzkim mózgiem, mogą być emulowane w niebiologicznym sprzęcie. Ta praca opiera się na naszych poprzednich badaniach, w których pokazaliśmy, jak nanotechnologia może być wykorzystana do zbudowania inspirowanego mózgiem urządzenia elektrycznego z obwodami podobnymi do sieci neuronowej i sygnalizacją podobną do synaps. Nasza obecna praca toruje drogę do replikacji uczenia się i pamięci podobnej do mózgowej w nie biologicznych systemach sprzętowych i sugeruje, że podstawowa natura inteligencji podobnej do mózgowej może być fizyczna.
Sieci, o których mowa są dziełem nanotechnologii, gdzie zastosowanie znajdują wykonane z mikroskopijnych, niewidocznych gołym okiem, srebrnych drucików siatki. Przewody te, pokryte dodatkowo plastikiem naśladują niektóre aspekty sieciowej struktury ludzkiego mózgu.
Aby sprawdzić możliwości sieci nanosieci w praktyce, badacze poddali ją testowi zwanemu „zadaniem N-Back”, który bardzo przypomina to, jakie otrzymują do wykonania ludzie, którzy biorą udział w badaniach psychologicznych.
Nanosieć zdała test na poziomie człowieka.
Dla człowieka zadanie N-Back może polegać np. na konieczności zapamiętania konkretnego zdjęcia z serii prezentowanych obrazów. Średnia wyników, jakie w tym teście osiągają ludzie to 7. Taki rezultat oznacza, że badana osoba rozpoznała odpowiedni obraz, który pojawił się siedem kroków wstecz. Po przeprowadzeniu takiego samego testu z nanosiecią badacze stwierdzili, że jest ona w stanie „zapamiętać" określony punkt końcowy w obwodzie elektrycznym również siedem kroków wstecz, co dało wynik 7.
Badacze stwierdzili, że kiedy nanosieć jest ciągle wzmacniana, osiąga w końcu punkt, w którym to wzmocnienie nie jest już jej potrzebne, ponieważ informacje są zapisane w jej pamięci.
Neurobiolodzy twierdzą, że dokładnie w taki sposób funkcjonuje ludzki mózg. Niektóre połączenia synaptyczne ulegają wzmocnieniu, podczas gdy inne słabną. W ten właśnie sposób, na zasadzie preferencji naszego mózgu zapamiętujemy pewne rzeczy. Jeśli chcemy zapamiętać coś na dłuższy czas, musimy stale trenować nasze mózgi, aby skonsolidować to, czego się już nauczyliśmy. W przeciwnym razie informacje, które przyswoiliśmy, po prostu z czasem zanikają.
Jak mówi wspomniany dr Loeffler:
To, co tu zrobiliśmy, to manipulowanie napięciami elektrod końcowych, aby zmusić odpowiednie ścieżki do zmiany zachowania, zamiast pozwolić sieci po prostu robić swoje. Innymi słowy, zmusiliśmy ścieżki do dokładnie takiego zachowania, jak chcieliśmy. Pamięć nanosieci miała znacznie większą dokładność i nie zmniejszała się z czasem, co sugeruje, że znaleźliśmy sposób na wzmocnienie ścieżek, aby popchnąć je w kierunku, w którym chcemy, a następnie sieć to zapamiętuje.
