Science News | Τα τεχνητά νευρωνικά δίκτυα μαθαίνουν καλύτερα όταν ξοδεύουν χρόνο χωρίς να μαθαίνουν καθόλου: Έρευνα

Βάσιγκτων [US]19 Νοεμβρίου (ANI): Οι ερευνητές συζητούν πώς η μίμηση των προτύπων ύπνου του ανθρώπινου εγκεφάλου σε τεχνητά νευρωνικά δίκτυα μπορεί να βοηθήσει στην άμβλυνση της απειλής της καταστροφικής λήθης στα τελευταία, αυξάνοντας τη χρησιμότητά τους σε μια σειρά ερευνητικών ενδιαφερόντων.

«Ο εγκέφαλος είναι πολύ απασχολημένος όταν κοιμόμαστε, επαναλαμβάνοντας ό,τι μάθαμε κατά τη διάρκεια της ημέρας», είπε ο Δρ Maxim Bazhenov, καθηγητής ιατρικής και ερευνητής ύπνου στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, στο Σαν Ντιέγκο, Σχολή Ιατρικής. «Ο ύπνος βοηθά στην αναδιοργάνωση των αναμνήσεων και στην παρουσίασή τους με τον πιο αποτελεσματικό τρόπο».

Διαβάστε επίσης | IN10 Media Network: Eight Years of Evolving Entertainment.

Σε προηγουμένως δημοσιευμένες εργασίες, ο Bazhenov και οι συνεργάτες του αναφέρουν πώς ο ύπνος χτίζει λογική μνήμη, την ικανότητα να θυμόμαστε αυθαίρετες ή έμμεσες συσχετίσεις μεταξύ αντικειμένων, ανθρώπων ή γεγονότων και προστατεύει από το να ξεχάσουμε παλιές αναμνήσεις.

Τα τεχνητά νευρωνικά δίκτυα χρησιμοποιούν την αρχιτεκτονική του ανθρώπινου εγκεφάλου για να βελτιώσουν μια πληθώρα τεχνολογιών και συστημάτων, από τη βασική επιστήμη και την ιατρική μέχρι τη χρηματοδότηση και τα μέσα κοινωνικής δικτύωσης. Από ορισμένες απόψεις, έχουν επιτύχει υπεράνθρωπες επιδόσεις, όπως η υπολογιστική ταχύτητα, αλλά αποτυγχάνουν σε μια βασική πτυχή: όταν τα τεχνητά νευρωνικά δίκτυα μαθαίνουν διαδοχικά, οι νέες πληροφορίες αντικαθιστούν τις προηγούμενες πληροφορίες, ένα φαινόμενο που ονομάζεται καταστροφική λήθη.

Διαβάστε επίσης | Οι ομάδες ελέγχου εφαρμογών της Apple και της Google εξετάζουν εξονυχιστικά το Twitter του Έλον Μασκ.

«Αντίθετα, ο ανθρώπινος εγκέφαλος μαθαίνει συνεχώς και ενσωματώνει νέα δεδομένα στην υπάρχουσα γνώση», είπε ο Bazhenov, «και συνήθως μαθαίνει καλύτερα όταν η νέα μάθηση διασπάται με περιόδους ύπνου για να εδραιώσει τη μνήμη».

Γράφοντας στο τεύχος της 18 Νοεμβρίου 2022 του PLOS Computational Biology, ο ανώτερος συγγραφέας Bazhenov και οι συνεργάτες του συζητούν πώς τα βιολογικά μοντέλα μπορούν να βοηθήσουν στην άμβλυνση της απειλής της καταστροφικής λήθης στα τεχνητά νευρωνικά δίκτυα, αυξάνοντας τη χρησιμότητά τους σε μια σειρά ερευνητικών ενδιαφερόντων.

Οι επιστήμονες έχουν χρησιμοποιήσει νευρωνικά δίκτυα που μιμούνται τεχνητά τα φυσικά νευρωνικά συστήματα: Αντί να μεταδίδονται συνεχώς πληροφορίες, μεταδίδονται ως διακριτά συμβάντα (ακίδες) σε συγκεκριμένες χρονικές στιγμές.

Διαπίστωσαν ότι όταν τα δίκτυα ακίδων εκπαιδεύονταν σε μια νέα εργασία, αλλά με περιστασιακές περιόδους εκτός σύνδεσης που μιμούνται τον ύπνο, η καταστροφική λήθη μετριάστηκε. Όπως και ο ανθρώπινος εγκέφαλος, λένε οι συγγραφείς της μελέτης, ο «ύπνος» για δίκτυα τους επιτρέπει να αναπαράγουν παλιές αναμνήσεις χωρίς να χρησιμοποιούν ρητά παλιά δεδομένα για εκπαίδευση.

Οι μνήμες αντιπροσωπεύονται στον ανθρώπινο εγκέφαλο με μοτίβα συναπτικού βάρους – τη δύναμη ή το πλάτος της σύνδεσης μεταξύ δύο νευρώνων.

«Όταν μαθαίνουμε νέες πληροφορίες», είπε ο Bazhenov, «οι νευρώνες πυροδοτούνται με μια συγκεκριμένη σειρά και αυτό αυξάνει τις συνάψεις μεταξύ τους. Κατά τη διάρκεια του ύπνου, τα μοτίβα αιχμής που μαθαίνουμε κατά την κατάσταση εγρήγορσης επαναλαμβάνονται αυθόρμητα. Αυτό ονομάζεται επανενεργοποίηση ή επανάληψη.

“Η συναπτική πλαστικότητα, η ικανότητα αλλαγής ή διαμόρφωσης, εξακολουθεί να υπάρχει κατά τη διάρκεια του ύπνου και μπορεί να ενισχύσει περαιτέρω τα μοτίβα συναπτικού βάρους που αντιπροσωπεύουν τη μνήμη, βοηθώντας στην αποφυγή της λήθης ή επιτρέποντας τη μεταφορά γνώσης από παλιά σε νέα καθήκοντα.”

Όταν ο Bazhenov και οι συνεργάτες του εφάρμοσαν αυτή την προσέγγιση στα τεχνητά νευρωνικά δίκτυα, διαπίστωσαν ότι βοήθησε τα δίκτυα να αποφύγουν την καταστροφική λήθη.

«Αυτό σήμαινε ότι αυτά τα δίκτυα μπορούσαν να μαθαίνουν συνεχώς, όπως οι άνθρωποι ή τα ζώα. Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο ο ανθρώπινος εγκέφαλος επεξεργάζεται τις πληροφορίες κατά τη διάρκεια του ύπνου θα μπορούσε να βοηθήσει στην αύξηση της μνήμης στους ανθρώπους. Η αύξηση των ρυθμών ύπνου μπορεί να οδηγήσει σε καλύτερη μνήμη.

«Σε άλλα έργα, χρησιμοποιούμε μοντέλα υπολογιστών για να αναπτύξουμε βέλτιστες στρατηγικές για την εφαρμογή διέγερσης κατά τη διάρκεια του ύπνου, όπως ακουστικούς τόνους, που βελτιώνουν τους ρυθμούς ύπνου και βελτιώνουν τη μάθηση». Αυτό μπορεί να είναι ιδιαίτερα σημαντικό όταν η μνήμη δεν είναι βέλτιστη, όπως όταν η μνήμη μειώνεται κατά τη γήρανση ή σε ορισμένες καταστάσεις όπως η νόσος του Αλτσχάιμερ.” (ANI)

(Αυτή είναι μια μη επεξεργασμένη και αυτόματα δημιουργημένη ιστορία από ένα Συνδικάτο Κανάλι Ειδήσεων, το Τελευταίο προσωπικό ενδέχεται να μην έχει τροποποιήσει ή επεξεργαστεί το σώμα του περιεχομένου)

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *