Esistono ricerche che impiegano modelli realistici di neuroni?


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Esistono ricerche che impiegano modelli realistici di neuroni? Di solito, il modello di un neurone per una rete neurale è piuttosto semplice rispetto al neurone realistico, che coinvolge centinaia di proteine ​​e milioni di molecole (o anche numeri maggiori). Esiste una ricerca che attinge implicazioni da questa realtà e cerca di progettare modelli realistici di neuroni?

In particolare, recentemente, è stato scoperto il neurone del cinorrodo . Tale neurone può essere trovato solo nelle cellule cerebrali umane (e in nessun'altra specie). Ci sono alcune implicazioni per la progettazione e il funzionamento della rete neurale che possono essere disegnate modellando realisticamente questo neurone del cinorrodo?

Risposte:


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Ricerca sullo stato del cinorrodo

Il neurone del cinorrodo è una scoperta importante, con vaste implicazioni per l'intelligenza artificiale e la sua relazione con l'intelligenza dominante sulla terra per almeno gli ultimi 50.000 anni. Il documento che ha generato altri articoli è l' evidenza trascrittomica e morfofisiologica di un tipo di cellula GABAergica corticale umana specializzata , Buldog et. al., settembre 2018, Nature Neuroscience .

La relazione tra questo tipo di neurone e la sua espressione del DNA sta iniziando. Non sono disponibili dati riguardanti l'impatto delle distinzioni di Rosehop sull'attività neurale durante l'apprendimento o sfruttando ciò che è stato appreso. Sicuramente, la ricerca in tal senso è indicata, ma la scoperta è stata appena pubblicata.

Vantaggi dell'approccio interdisciplinare all'IA

Che coloro che fanno riferimento a articoli come questo possano vedere il valore nell'unificazione o almeno nell'allineamento delle conoscenze tra le discipline è molto probabilmente vantaggioso per il progresso e il progresso dell'IA negli altri campi della scienza cognitiva, della bioinformatica, dell'automazione aziendale, della robotica manifatturiera e dei consumatori, della psicologia, e persino legge, etica e filosofia.

Che un tale interesse nell'allineare la comprensione lungo le linee interdisciplinari sia presente in AI Stack Exchange è certamente vantaggioso per la crescita della comunità sia a livello professionale che sociale.

Disparità tra ciò che funziona

Nel cervello umano, i neuroni funzionano. Non è noto se i neuroni del cinorrodo siano un prerequisito per il linguaggio, la costruzione e l'utilizzo di modelli complessi o emozioni trascendenti come l'amore nell'homo sapiens e rimarranno tali nel prossimo futuro. Tuttavia, abbiamo una prova del concetto lunga cinquanta millenni.

Sappiamo anche che le reti artificiali funzionano. Oggi li usiamo per affari, finanza, industria, prodotti di consumo e una varietà di servizi web. Quando un pop-up chiede se la risposta fornita è stata utile, la nostra risposta diventa un'etichetta in una serie di dati reali da cui vengono estratti campioni per l'apprendimento automatico.

Tuttavia, le cellule che stanno lavorando sono progenie del percettrone del 1957 con l'aggiunta dell'applicazione della discesa del gradiente usando un'efficiente strategia di distribuzione del segnale correttivo che richiamiamo propagazione. La comprensione della funzione dei neuroni nel 1957 era decisamente inferiore a quelle che oggi sappiamo essere caratteristiche funzionali dei neuroni cerebrali dei mammiferi. La scoperta del cinorrodo potrebbe allargare quel divario.

Spiking Networks

La ricerca della rete spiking modella più realisticamente i neuroni e la ricerca e lo sviluppo neuromorfo ha inserito modelli migliorati nei chip VLSI. La joint venture tra IBM e MIT è un'altra.

Correlazione tra funzione neurale e funzione cerebrale

L'intelligenza relazionale e il numero di proteine ​​o molecole potrebbero non essere i più significativi. Queste sono relazioni più probabili tra metriche e caratteristiche e l'intelligenza del sistema.

  • Caratteristiche genetiche che sono state identificate (22 di esse) che influenzano direttamente i risultati dei test di intelligenza - Ad esempio, la correlazione tra polimorfismi dei geni del recettore dell'ossitocina OXTR rs53576, rs2254298 e rs2228485 e l'intelligenza è nota - Vedi la domanda contenente riferimenti alla scoperta di 22 geni che influenzano significativamente i risultati dei test di intelligenza
  • Espressione neurochimica derivante da fattori ambientali che variano i livelli di ossitosina, dopamina, serotonina, neuropeptide Y e canabinoidi che è coinvolto nel comportamento funzionale globale e regionale nel cervello umano
  • Topologia del segnale (distinta dalle dimensioni e dai conteggi e distinta dalla topologia creata dall'imballaggio delle reti neurali nella regione cranica) - La topologia del segnale è ora in fase di identificazione. La tecnologia di scansione si è sviluppata al punto in cui i percorsi dei segnali possono essere identificati monitorando gli impulsi nello spazio temporale e determinando la causalità.
  • Plasticità sinaptica, un tipo di plasticità neurale
  • Numero totale di neuroni applicati a una particolare funzione cerebrale
  • Impatto sulla termodinamica degli assoni e del corpo cellulare sulla trasmissione del segnale, un elemento chiave nella modellizzazione di un neurone cerebrale

Nessuno di questi è ancora modellato in modo tale che l'accuratezza della simulazione sia stata confermata, ma la necessità di effettuare ricerche in tal senso è chiaramente indicata come implica questa domanda.


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Sembra che tu abbia davvero due domande qui. Proverò a rispondere alla prima e dovresti pensare a fare una domanda separata per la seconda.

Esistono ricerche sull'uso di modelli simulati di neuroni biologicamente realistici. Mentre ci sono grandi progetti come Human Brain Project finalizzato alla simulazione del cervello umano, c'è anche molta ricerca di intelligenza artificiale di livello inferiore. SPAWN è un sistema interessante che ha avuto molta stampa qualche anno fa e da allora ha continuato a essere sviluppato. Utilizza neuroni realistici per simulare contemporaneamente diverse regioni cerebrali, creando un sistema di intelligenza artificiale sorprendentemente generale in grado di eseguire molti tipi di compiti motori e di visione usando lo stesso design di base.


La complessità di una cellula neuronale è troppo utile per i computer moderni. Penso che la maggior parte dei progetti stia replicando la funzione i / p, o / p piuttosto che imitare effettivamente un neurone.
DuttaA

@DuttA, c'è uno spettro. Vedi il libro di Eliasmith Neural Engineering per ulteriori informazioni. Fondamentalmente, si chiama costruire una simulazione molto più accurata di un neurone rispetto ai soliti modelli RLU o Sigmoid senza eseguire la simulazione biochimica completa. Queste simulazioni più realistiche sono utili con hardware moderno e possono essere simulate in numeri molto grandi.
John Doucette

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È vero che l'attuale Machine learning si basa sul trattamento dei neuroni come componente dell'intera complessità, rete di neuroni. L'attenzione si concentra più sull'architettura piuttosto che sulla comprensione o imitazione del blocco di base in modo più chiaro, vale a dire i neuroni.

Anirban Bandhopadhyay è un biologo e neurologo che ha studiato il modo in cui l'armonia modifica l'elemento di memoria e il potere decisionale in microtubi all'interno dei neuroni.

Ecco, il frammento di lui spiega e cerca di vedere cos'è esattamente il calcolo e come il cervello esegue il calcolo.

Come agisce il cervello?

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