Новости

29 декабря, 2023 15:03

Цифровые аналоги клеток мозга на 20% улучшили «память» нейросетей

Источник: ТАСС.Наука
Российские ученые выяснили, что нейросети значительно лучше запоминают информацию, если встроить в них цифровые аналоги астроцитов - вспомогательных клеток мозга. Добавление подобных клеток в нейроморфные сети на 20% улучшило их способность воспроизводить ранее полученную информацию. Результаты исследования, поддержанного грантом Президентской программы Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems.
Источник: Руслан Шамуков/ТАСC
«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

18 апреля, 2024
Замеры загрязнения почв тяжелыми металлами ускорили в 16 раз
Российские исследователи разработали методику оценки загрязнения почв городов ионами меди, свинца,...
18 апреля, 2024
В Томске создали композиты, способные лучше поглощать электромагнитное излучение
Новые композиционные материалы, способные поглощать побочное электромагнитное излучение (ЭМИ) эффе...