Astrosyytit tekoälyn tehostajiksi

Penn State tutkijoiden mukaan selvempi ymmärrys siitä, kuinka astrosyytteinä tunnetut aivosolut toimivat ja joita voidaan jäljitellä laitteistofysiikalla, voi johtaa tekoälyyn (AI) ja koneoppimiseen, jotka korjaavat itse itseänsä ja kuluttavat paljon vähemmän energiaa kuin nykyiset tekniikat.

Astrosyytit ovat tukisoluja aivojen neurosoluille. Niillä on ratkaiseva rooli aivojen toiminnoissa, kuten muistissa, oppimisessa, itsekorjautumisessa ja synkronoinnissa.

Apulaisprofessori Abhronil Sengupta: "On käynyt ilmi, että aivoissa on kolmas komponentti, astrosyytit, jotka muodostavat merkittävän osan aivojen soluista, mutta sen rooli koneoppimisessa ja neurotieteessä on tavallaan jäänyt huomiotta."

Tekoäly ja koneoppiminen ovat vahvassa nousussa mutta ongelmana on niiden käytön syventyessä vahvasti kasvava energian käyttö. Mahdollinen ratkaisu on aivotoimintoja matkiva neuromorfinen laskenta joka käyttää paljon vähemmän energiaa prosesseihinsa kuin tietokone.

"Astrosyyteillä on erittäin tärkeä rooli aivoissa itsekorjaantumisessa", Sengupta kertoo. ”Kun kehittelemme uusia laiterakenteita keinotekoisen neuromorfisille laitteistoille, niille on ominaista runsaat laitteistotason viat.

Senguptan laboratorio työskentelee pääasiassa spintronisilla laitteilla ja he tutkivat laitteiden magneettisia rakenteita ja niiden tekemistä neuromorfisiksi matkimalla aivojen erilaisia neurosynaptisia toimintoja laitteiden sisäisessä fysiikassa.

"Kun aloimme työstää itsekorjaamisen näkökohtia aiemmassa työssämme, ymmärsimme, että astrosyytit osallistuvat myös ajalliseen informaation sitomiseen", Sengupta sanoo.

Informaation ajallinen sitominen on se, kuinka aivot voivat ymmärtää eri aikoina tapahtuvien erillisten tapahtumien välisiä suhteita ja ymmärtää nämä tapahtumat sarjana, mikä on tekoälyn ja koneoppimisen tärkeä toiminto.

"On käynyt ilmi, että magneettirakenteet, joiden kanssa työskentelimme aiemmassa tutkimuksessa, voidaan synkronoida yhteen erilaisten kytkentämekanismien avulla ja halusimme tutkia, kuinka voit saada nämä synkronoidut magneettilaitteet jäljittelemään astrosyyttien aiheuttamaa vaiheistuskytkentää", Sengupta kertoo. "Haluamme laitteiden luontaisen fysiikan jäljittelevän astrosyyttien vaiheistuskytkentää, jollainen ihmisellä on aivoissa."

Ymmärtääkseen paremmin, kuinka tämä voidaan saavuttaa, tutkijat kehittivät neurotieteen ja astrosyyttien malleja. He kehittivät myös mahdollisten spintroniikkalaitteiden teoreettisen mallintamisen.

Tällaisen energiatehokkaan ja vikasietoisen "astromorfisen laskennan" luominen voisi avata oven kehittyneemmälle tekoäly- ja koneoppimistyölle tehorajoitteisissa laitteissa, kuten älypuhelimissa.

Aiheesta aiemmin:

Aivomainen transistoripiiri

Muistin ja laskennan yhdistäminen

Neuromorfinen memristori