Próbując odtworzyć funkcjonowanie ludzkiego mózgu w sztucznie stworzonym algorytmie, naukowcy zwrócili uwagę na astrocyty - wyspecjalizowane komórki nerwowe współpracujące z neuronami.
Większość mechanizmów i modeli komputerowych kontrolowanych przez sztuczną inteligencję opiera się na sposobie interakcji neuronów - wyspecjalizowanych komórkach mózgowych, między którymi przekazywany jest impuls nerwowy. Tylko część aktywności mózgu jest odtwarzana w maszynach, a wpływ innych komórek układu nerwowego na transmisję sygnału jest całkowicie ignorowany.
Od ponad wieku naukowcy są przekonani, że neurony są jedynymi uczestnikami złożonego systemu „poczty”, który dostarcza wiadomości z mózgu do „adresatów” - organów, tkanek, komórek - i odwrotnie. Dopiero niedawno pojawił się prawdziwy cel innych komórek nerwowych - astrocytów, które zajmują w mózgu dwa razy więcej miejsca niż neurony.
Astrocyty, które przypominają gwiazdy z promieniami w swoim kształcie, nie tylko wypełniają „pustą” przestrzeń, jak wcześniej o nich myślano. Komórki z gwiazdką, podobnie jak centra sortowania, kontrolują kierunek i sposób wymiany „wiadomości” między neuronami. To astrocyty są odpowiedzialne za uczenie się i formowanie wzorców dla tych samych rytmicznych czynności, takich jak chodzenie, a także są zaangażowane w wysyłanie starych „listonoszy” na odpoczynek - pomagają usuwać martwe neurony z mózgu.
Naukowcy z Uniwersytetu Rutgers jako pierwsi przenieśli wciąż słabo poznane funkcje astrocytów do sztucznej inteligencji i zasadniczo zmienili strukturę, działanie i szkolenie sztucznych sieci neuronowych. W artykule opublikowanym na stronie arXiv preprint i zaprezentowanym na konferencji ICONS 2020 w lipcu, naukowcy pokazali, co dzieje się wewnątrz astrocytów, gdy wchodzą w interakcję z neuronami, a także przedstawili pierwszego robota sterowanego neuronową siecią astrocytową.
Okazało się, że astrocyty, odbierając informacje o środowisku, oddziałują z neuronami i określają charakter ich wzajemnych interakcji. Kiedy naukowcy umieścili neuromorficzny centralny generator wzorców (CPG), wyposażony w sztuczne astrocyty, w specjalnych neuromorficznych chipach sterujących sześcionożnym robotem, zobaczyli zasadniczo inny ruch: płynniejszy i bardziej „żywy”.
Konstantinos Mikhmizos, adiunkt informatyki na Uniwersytecie Rutgers i główny autor badania, uważa, że sygnały kontrolne, które sztuczne astrocyty przekazują do sztucznych neuronów, zmniejszają zależność robotów od czynników środowiskowych i pozwalają na lepszą regulację ruchu. Metoda konstruowania sztucznej inteligencji z wykorzystaniem funkcji astrocytów weszła już do programu studiów studentów Rutgers University.
Film promocyjny: