Хотя компьютеры, программы и нейросети в ряде задач абсолютно превосходят человеческий мозг, они всё так же далеки от копирования его структуры и принципов работы. Мозг — это тонкая материя, точное программно-аппаратное воспроизведение которой если и произойдёт, то ещё совсем не скоро. Российские учёные предложили способ ещё немного приблизиться к этой мечте, добавив в нейросеть аналоги важных вспомогательных клеток мозга.
Мозг — это не только сеть нейронов. Чтобы нейроны жили, работали и развивались их обслуживают вспомогательные клетки. В общем, они относятся к глиальным клеткам мозга, которых выделено несколько типов. Эти клетки выводят продукты распада, подводят питание, подавляют патогенны и, как показывают последние исследования, оказывают непосредственное и существенное влияние на активность и обучаемость нейронов и нейронных сетей.
Искусственные нейронные сети очевидным образом упрощены и в их архитектуре не предусмотрены элементы с функциями глиальных клеток. Кто в здравом уме будет проектировать архитектуру, в которой к отдельным логическим элементам будут приставлены цепи для слежения за микроклиматом, поступлением питания, отводом тепла и токами утечки? В комплексе и косвенно всё это и так решается, но не на уровне отдельных «нейронов», а на уровне чипов. Оказалось, что вспомогательные клетки мозга могут быть крайне важны также для искусственных мозгов.
ТАСС со ссылкой на пресс-службу Российского научного фонда (РНФ) сообщает: «Эксперименты последних лет показывают, что эти тельца [астроциты и микроглия] 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».
Добавление подобных клеток в искусственную нейронную сеть позволило на 20 % превзойти аналоги в опытах с распознаванием изображения цифр и букв и при воспроизведении ранее полученной информации. Преуспели в этом учёные Нижегородского государственного университета (ННГУ), которые также предлагают использовать новшество для более точной имитации работы головного мозга человека и животных.
Предложенная учёными новая архитектура нейросети состоит из трёх слоёв, 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. Искусственная нейросеть станет ещё больше похожа на живой мозг, что манит и страшит одновременно.