Chuchvalce nanodrátků stříbra zvládají učení a paměť podobně jako mozek  
Představte si změť samovolně poskládaných nanodrátků stříbra potažených plastem. Nevypadá moc akceschopně, ale přesto je schopná se učit a používat paměť. Časem by se z nanodrátků mohla vynořit syntetická inteligence, která bude fungovat podobně jako mozek, ale na zcela nebiologickém základě.
Síť nanodrátků. Kredit: Loeffler et al. (2023), Science Advances.
Síť nanodrátků. Kredit: Loeffler et al. (2023), Science Advances.

Lidský mozek, tedy hromada slizu s pozoruhodnými výkony, se jen těžko zkoumá z nadhledu. Ať se snažíte sebevíc, vždycky při tom máte mozek v hlavě, takže je to vlastně, z jistého úhlu pohledu, střet zájmů. Proto je velmi přínosné občas zkoumat něco úplně jiného. Něco, co rozhodně není mozek, ale přitom se to jako mozek chová. Proto mají biologové tak trochu zvrhlou zálibu v umělých inteligencích. Nastavují nám zrcadlo.

 

Zdenka Kuncic. Kredit: University of Sydney.
Zdenka Kuncic. Kredit: University of Sydney.

Jsou ale i další možnosti. Ještě extravagantnější než dnes tak populární generativní inteligence ve stylu ChatGPT. Takovými šílenostmi se zabývají Zdenka Kuncic a Alon Loeffler z australské University of Sydney, kteří o tom nedávno psali na platformě The Conversation.

 

Jejich výzkum se zaměřuje na kompletně nebiologické systémy, které se chovají tak podobně mozkům, čili jsou tak neuromorfní, až z toho mrazí. S týmem kolegů nedávno zjistili, že samoorganizované sítě nanodrátků stříbra velmi přesvědčivě vypadají, jako by se učily a pamatovaly si, a to způsobem, jak to dělá mozek.

 

Alon Loeffler. Kredit: A. Loeffler.
Alon Loeffler. Kredit: A. Loeffler.

Jejich sítě nanodrátků tvoří opravdu velmi tenké drátky, jejich tloušťka odpovídá asi tisícině šířky lidského vlasu. Typicky je to výborně elektricky vodivý kov, jako právě stříbro, který je potažený izolantem, obvykle plastem. Tyto nanodrátky se samovolně uspořádávají do podoby sítě, jejíž struktura je podobná biologickým neurálním sítím.

 

Když badatelé stimulují nanodrátky elektrickými signály, ionty přecházejí skrz vrstvu izolantu do sousedního nanodrátku, což je velmi podobné procházení neurotransmiterů synapsemi. Výsledkem je aktivita podobná nervovým vzruchům, což by u změti nanodrátků čekal jen málokdo.

 

Kuncicová s Loefflerem a dalšími kolegy v nové studii zašli ještě dál. Použili sítě nanodrátků stříbra k výzkumu inteligence, čímž dosáhli výše zmíněného nadhledu. Zaměřili se přitom především na dvě zásadní funkce spojované s inteligencí – učení a paměť. Jejich výsledky jsou pozoruhodné.

 

Badatelé zjistili, že mohou selektivně posilovat či oslabovat „synaptické“ dráhy v sítích nanodrátků stříbra, podobně jako při „učení s lektorem“ (supervised learning). Při tomto typu učení je výstup synapsí porovnávaný s požadovaným výsledkem (jako by to dělal učitel). Zároveň se ukázalo, že učení sítě nanodrátků stříbra lze dále posilovat „odměnou“ či „trestem,“ podobně jako při zpětněvazebném učení (reinforcement learning).

 

Výzkumný tým rovněž použil upravený test „N-Back,“ který se používá k měření nebo ke cvičení lidské pracovní paměti. Je založený na porovnávání nových stimulů s předešlými v sérii, n-kroků dozadu. Při n=2 se porovnávají stimuly „ob jeden,“ atd. Při experimentech se ukázalo, že chuchvalec patetických nanodrátků si pamatuje stimuly nejméně 7 kroků dozadu. Kuncicová a Loeffler upozorňují, že to až strašidelně odpovídá průměrným odhadům počtu různých věcí, které člověk zároveň udrží v pracovní paměti.

 

Vše nasvědčuje tomu, že je možné udělat hardware, nebiologické jako poleno, které zvládá pokročilé neurální funkce. Sítě nanodrátků jsou přitom zjevně jiné, než generativní inteligence. Jednou by se z nich podle Kuncicové s Loefflerem mohly stát neuromorfní „syntetické inteligence,“ které předvedou ještě mnohem lepší kousky než GPT-4 a jí podobné. Pro nás uhlíkové inteligence to budiž poučením, že k „myšlení“ zjevně není potřeba nic nadpřirozeného ani kvantově magického. Nanodrátky pěkně zcivilňují náš pohled na inteligenci.

 

Video: Synthetic Intelligence - with Zdenka Kuncic

 

Video: Lunchbox Science with Professor Zdenka Kuncic

 

Literatura

The Conversation 21. 4. 2023.

Science Advances online 21. 4. 2023.

Datum: 24.04.2023
Tisk článku


Diskuze:


Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce








Zásady ochrany osobních údajů webu osel.cz