Международная группа ученых из Японии и Великобритании обнаружила , что процесс самоорганизации нейронов во время обучения следует математическому принципу свободной энергии. Этот открытый принцип, полученный в ходе экспериментов на нейронах крыс, может помочь ученым в разработке искусственного интеллекта и нейронных сетей, а также новых методов в психиатрии.
Принцип свободной энергии – это идея о том, что любая система стремится к состоянию минимальной непредсказуемости или хаоса. В контексте обучения – к упорядочиванию информации.
Специалисты из Центра изучения мозга RIKEN, Токийского университета и Университетского колледжа Лондона провели серию исследований, чтобы доказать эту гипотезу. Нейроны из мозга эмбрионов крыс были выращены в чашке Петри на сетке миниатюрных электродов.
В процессе обучения, когда мы только начинаем различать голоса, лица или запахи, нейронные связи автоматически перестраиваются. Именно так происходит когнитивное развитие.
Нейроны крыс стимулировали через электроды, имитируя два отдельных потока информации. После 100 тренировочных сессий они начали избирательно откликаться на разные источники.
Затем была разработана предсказательная модель на основе реальных данных. Компьютер, анализируя информацию из первых 10 сессий обучения с электродами, прогнозировал результаты следующих 90 сессий.
Модель почти безошибочно предсказывала поведение нейронов и интенсивность связей между ними. Ученые сделали интересный вывод: достаточно понимать начальное состояние сети, чтобы получить представление о ее развитии и траектории обучения со временем.
Такуя Исомура из центра RIKEN комментирует: «Хотя на это потребуется некоторое время, в будущем наша техника позволит моделировать механизмы мозговой активности при психических расстройствах и даже обеспечит терапевтический эффект».
В долгосрочной перспективе открытые методы помогут в создании искусственного интеллекта нового поколения, который будет обучаться так же, как живые существа.
Само исследование было опубликовано в известном научном журнале Nature Communications.
Источник: SecurityLab