Может ли ИИ думать как человек: эксперимент с моделью системы "на грани хаоса"
Модель из тончайших проволочных нитей продемонстрировала, что искусственные «нейроны» ведут себя так же, как клетки нашего мозга
Ученые решились на весьма амбициозный эксперимент: попытаться создать саморегулируемую модель, которая имитировала бы прохождение электрических сигналов по нейронам человеческого мозга. «Некоторые теории нейробиологии предполагают, что человеческий разум может действовать «на грани хаоса», в так называемом «критическом состоянии», — объяснил физик Зденка Кунчич из Университета Сиднея. «Нейробиологи предполагают, что именно в этом состоянии мы достигаем максимальной производительности мозга».
При моделировании из нанопроволоки команда попыталась подобрать баланс высоты электрического сигнала. Если сигнал был слишком низким, конфигурация сети оставалась довольно примитивной; если сигнал был слишком высоким, выходы становились слишком беспорядочными и бесполезными.
«Мы обнаружили, что если вы подаете сигнал слишком медленно, сеть будет делать одно и то же снова и снова, не изучая и не развиваясь. Но если мы будем подталкивать ее слишком сильно и быстро, сеть станет неустойчивой и непредсказуемой», — поясняет физик Джоэл Хохстеттер из Университета Сиднея, ведущий автор исследования.
Ученые сообщают, что поддержание модели на границе между этими двумя крайностями дало оптимальные результаты. Полученные данные предполагают, что в конечном итоге с помощью сетей на основе нанопроволоки в самом деле можно создать множество «мозговых» динамик.
Для моделирования отрезы нанопроволоки длиной 10 микрометров и толщиной не более 500 нанометров были расположены случайным образом на двумерной плоскости. Для сравнения, человеческие волосы могут иметь ширину примерно до 100 000 нанометров.
В данном случае перед сетью стояла задача преобразовать простой сигнал в более сложный, а регулировка амплитуды и частоты этого сигнала помогала исследователям найти оптимальное состояние для решения проблемы — удержания системы на самом краю хаоса.
Сети Nanowire объединяют две системы в одну, управляя как памятью (эквивалент оперативной памяти компьютера), так и операциями (эквивалент процессора). Они могут запоминать историю предыдущих сигналов, изменяя будущий выходной сигнал в ответ на то, что произошло раньше. Для таких систем у ученых есть специальный термин — «мемристоры».
«В точке перекрытия провода образуют электрохимическое соединение, подобное синапсам между нейронами», — рассказал Хохштеттер. Как правило, наиболее оптимальные пути для распространения сигналов подбирают сторонние алгоритмы, но в данном случае сеть сделала это сама.
«Мы обнаружили, что электрические сигналы, проходящие через эту сеть, автоматически находят лучший маршрут для передачи информации», — уверяет Хохштеттер. «И эта архитектура позволяет сети «запоминать» предыдущие пути через систему».
Это, в свою очередь, может означать значительное сокращение энергопотребления, поскольку сети в конечном итоге обучаются с использованием наиболее эффективных процессов. По мере увеличения масштабов сетей искусственного интеллекта будет важна возможность поддерживать их компактность и минимальную мощность.
На данный момент ученые показали, что сети на основе нанопроводов могут наилучшим образом решать проблемы удержания системы на границе между порядком и хаосом. Моделирование показало, что процесс организован так же, как если бы вместо нанопроволоки были нейроны, а вместо компьютера — мозг человека. Данное открытие еще на один шаг приблизило человечество к созданию ИИ, который думает так же, как мы.
