«Предлагаемая нами модель может использоваться при создании нейроморфного искусственного интеллекта, работающего более энергоэффективно, чем любые другие алгоритмы. Кроме того, нашу нейросеть можно использовать для моделирования процессов, происходящих в головном мозге, в частности передачи сигналов между нейронами и астроцитами», - пояснила профессор Нижегородского государственного университета (ННГУ) Сусанна Гордлеева.
Как отмечают ученые, нейросети представляют собой очень упрощенный аналог цепочек нейронов, присутствующих в головном мозге человека и животных. Их упрощенность связана не только с неполным воспроизведением всех особенностей в работе нервных клеток, но и с тем, что в нейросетях отсутствуют вспомогательные клетки мозга, так называемые астроциты и микроглия.
Эксперименты последних лет показывают, что эти тельца не только питают нейроны и защищают их от инфекций, но и играют важную роль в регуляции их активности и в запоминании новой информации. Руководствуясь подобными соображениями, исследователи разработали цифровой аналог астроцитов, способный взаимодействовать с остальной нейросетью, и встроили их в разрабатываемую ими нейроморфную систему ИИ.
Тренировка и тестирование алгоритма. Источник: Gordleeva et al. / IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems, 2023
Она состоит из трех слоев, один из которых играет роль аналогов пирамидальных нейронов мозга, воспринимающих сигналы; второй состоит из подобий вставочных нейронов, распространяющих эти сигналы по сети; а третий сложен из цифровых астроцитов. Между искусственными нейронами передаются подобия электрических импульсов, а между астроцитами и нейронами - аналоги химических сигналов, которые выделяются естественными клетками в головном мозге.
Последующие опыты показали, что эта система научилась успешно распознавать изображения цифр и букв и воспроизводить ранее полученную информацию. В этом отношении нейросеть с цифровыми астроцитами на 20% превзошла ее аналог, в котором эти вспомогательные клетки отсутствуют. Это указывает на высокую перспективность использования подобного расширения нейросетей при разработке нейроморфных систем ИИ, подытожили исследователи.
Если вы хотите стать героем публикации и рассказать о своем исследовании, заполните форму на сайте РНФ
