Nowy „transneuron” stworzony przez naukowców z Loughborough University, przy współpracy z Instytutem Salka i Uniwersytetem Południowej Kalifornii (USC), to jedno z najbardziej przełomowych urządzeń w dziedzinie neuromorficznej elektroniki. Badacze opracowali sztuczny neuron, który w ramach jednego elementu potrafi zmieniać swoje zachowanie i naśladować aktywność różnych typów prawdziwych neuronów znajdujących się w korze mózgowej. To duża zmiana, bo dotąd każdy sztuczny neuron w układach neuromorficznych miał zazwyczaj tylko jeden stały „styl” działania. Zespół udowodnił, że dzięki transneuronowi jeden element może zachowywać się jak neurony odpowiedzialne za przetwarzanie bodźców wzrokowych, planowanie ruchu czy generowanie impulsów o zmiennej intensywności. W praktyce oznacza to, że urządzenie działa bardziej jak prawdziwa komórka nerwowa, która potrafi reagować na różne sygnały i zmieniać swój sposób pracy w zależności od warunków.
Jak działa transneuron
Sercem tego rozwiązania jest memrystor, czyli specjalny element elektroniczny, który potrafi zapamiętywać swoją historię pracy. Umieszczono go w prostym obwodzie z rezystorem i kondensatorem, a całość poddawano różnym napięciom i zmianom temperatury. Kiedy memrystor przewodzi prąd, tworzy krótkie impulsy bardzo podobne do „spike’ów”, jakie wysyłają prawdziwe neurony. Najważniejsze jest jednak to, że zmieniając tylko kilka parametrów – na przykład wysokość napięcia – naukowcy mogli przełączać transneuron między różnymi trybami działania. Przy jednym ustawieniu działał regularnie i spokojnie, przy innym wysyłał impulsy nieregularne, a przy jeszcze innym tworzył złożone sekwencje przypominające tzw. „bursting”, czyli wybuchowe serie impulsów typowe dla niektórych obszarów mózgu. Dzięki temu udowodniono, że jeden sztuczny neuron może zastąpić wiele różnych wyspecjalizowanych elementów.
Po co nam taki sztuczny neuron
Transneuron może bardzo mocno wpłynąć na rozwój robotyki i sprzętowej sztucznej inteligencji. Zamiast budować duże i skomplikowane układy złożone z neuronów o konkretnych rolach, można użyć mniejszej liczby elementów, które same dostosują swoje działanie do potrzeb systemu. To ogromna oszczędność energii, miejsca i kosztów, a jednocześnie możliwość stworzenia maszyn, które będą reagować bardziej naturalnie, dynamicznie i elastycznie – podobnie jak organizmy żywe. W robotyce oznacza to potencjalnie szybsze reakcje, lepsze przetwarzanie danych sensorycznych i większą adaptację, co jest jednym z kluczowych wyzwań w budowaniu „inteligentnych” maszyn. Transneuron może również posłużyć naukowcom jako narzędzie do lepszego zrozumienia, jak działają prawdziwe neurony, ponieważ odwzorowuje ich zachowanie w prostym układzie sprzętowym.
Na razie mówimy o pojedynczym urządzeniu – prototypie, który potwierdził, że idea działa. Aby zbudować większe systemy przypominające prawdziwe sieci neuronowe, trzeba będzie stworzyć całe grupy transneuronów i połączyć je ze sobą w stabilny sposób. Kolejne wyzwania to trwałość, przewidywalność pracy memrystorów i możliwość masowej produkcji. Jednak kierunek rozwoju jest jasny: naukowcy chcą stworzyć „korę mózgową na chipie”, czyli sprzętową wersję sieci neuronowej, która będzie działać szybciej i wydajniej niż dzisiejsze systemy oparte na oprogramowaniu.
Transneuron to pierwszy krok w stronę bardziej biologicznej, elastycznej i energooszczędnej sztucznej inteligencji. Pokazuje, że można stworzyć sprzęt, który nie tylko przetwarza sygnały, ale także zmienia swoje zachowanie tak jak prawdziwe komórki nerwowe. Choć przed naukowcami wciąż długa droga do budowy dużych sieci neuromorficznych, wynalazek ten może w przyszłości zmienić sposób, w jaki projektujemy roboty, inteligentne urządzenia i systemy przetwarzania informacji. Jeśli będziesz chciał, mogę przygotować wersję bardziej techniczną, wersję newsową lub wpis na Facebooka z clickbaitowym tytułem.