Искусственному мозгу тоже нужен сон

13.06.2020

Неизвестно, будут ли андроиды считать овец, но скорей всего будут нуждаться в периодах отдыха, которые предлагают преимущества, подобные тем, которые сон дает живому мозгу, согласно новому исследованию из Национальной лаборатории Лос-Аламоса.

"Мы изучаем пикирующие нейронные сети, которые являются системами, которые учатся так же, как живой мозг, - сказала компьютерный ученый из Лос-Аламосской лаборатории Йизинг Уоткинс. - Мы были очарованы перспективой обучения нейроморфного процессора способом, аналогичным тому, как люди и другие биологические системы получают информацию из окружающей среды в процессе развития".

Уоткинс и ее исследовательская группа обнаружили, что моделирование сети стало нестабильным после продолжительных периодов обучения без присмотра. Когда они подвергли сети воздействию состояний, аналогичных волнам, которые живой мозг испытывает во время сна, стабильность была восстановлена.

Открытие произошло, когда исследовательская группа работала над созданием нейронных сетей, которые близки к тому, как люди и другие биологические системы учатся понимать. Изначально группа боролась за стабилизацию имитируемых нейронных сетей, проходящих обучение без словаря, которое включает классификацию объектов без предварительных примеров для сравнения.

"Вопрос о том, как предотвратить нестабильность систем обучения, в действительности, возникает только при попытке использовать биологически реалистичные процессоры... - сказал ученый-компьютерщик из Лос-Аламоса и соавтор исследований Гаррет Кенион. - Подавляющее большинство исследователей машинного обучения, глубокого обучения и искусственного интеллекта никогда не сталкиваются с этой проблемой, потому что в искусственных системах, которые они изучают, они могут позволить себе выполнять глобальные математические операции, которые влияют на общее динамическое усиление системы".

Исследователи характеризуют решение подвергать сети искусственному аналогу сна как почти последнее предпринятое усилие по их стабилизации. Они экспериментировали с различными типами шума, примерно сравнимыми со статическим, который вы можете встретить между станциями при настройке радио. Наилучшие результаты были получены, когда они использовали волны так называемого гауссовского шума, который включает в себя широкий диапазон частот и амплитуд. Они предполагают, что шум имитирует вход, полученный биологическими нейронами во время медленного сна. Результаты показывают, что медленный сон может частично способствовать тому, чтобы корковые нейроны сохраняли свою стабильность и не галлюцинировали.

<< Назад: Выращивание зубов прямо во рту 13.06.2020

>> Вперед: Беспилотник против истребителя 12.06.2020

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Наушники Neurable One с мониторингом концентрации и усталости мозга 10.10.2026

Современные наушники постепенно превращаются из обычного аудиоустройства в персональный электронный помощник. Они уже умеют подавлять окружающий шум, анализировать качество звука и отслеживать некоторые параметры физического состояния человека. Американская компания Neurable пошла еще дальше и предложила использовать наушники для оценки активности мозга, чтобы определить, насколько человек сосредоточен, испытывает умственное напряжение или начинает уставать. Новая модель получила название Neurable One и оснащена 12 датчиками, способными регистрировать электрическую активность мозга. В основе технологии лежит электроэнцефалография, или EEG, применяемая для фиксации электрических сигналов, возникающих при работе нервной системы. Датчики размещены во внутренних накладках наушников и начинают получать информацию сразу после того, как пользователь надевает устройство. Затем специальное приложение анализирует полученные данные и оценивает текущее состояние человека. Разработчики предус ...>>

Климатический кризис меняет питание детей и влияет на их здоровье 09.10.2026

Когда говорят о влиянии климатических изменений на здоровье человека, чаще всего вспоминают экстремальную жару, наводнения, засухи или лесные пожары. Однако последствия глобального потепления могут проявляться гораздо менее заметно. Один из таких механизмов связан с продовольствием: изменения климата способны влиять на урожайность, стоимость продуктов и их доступность, а через это - на качество питания детей. Особое значение эта проблема приобретает в первые годы жизни. Дети в возрасте до пяти лет особенно чувствительны к недостатку необходимых питательных веществ, поскольку именно в этот период питание и окружающая среда тесно связаны с ростом организма, развитием и формированием иммунной системы. Если полноценная пища становится менее доступной, последствия могут проявляться не сразу, но отражаться на здоровье ребенка в дальнейшем. Бразильские исследователи попытались определить, где подобные проблемы могут пересекаться с климатическими факторами. Для этого специалисты разработ ...>>

Случайная новость из Архива Стресс мужчины вредит будущим детям 16.06.2013 Стресс, который испытывает мужчина в течение жизни - не важно, в подростковом возрасте или в зрелости - оставляет "отпечаток" на сперме. Она, как говорят ученые из Пенсильванского университета (США), ничего не забывает. Если отец испытывает стрессы на протяжении длительного времени до зачатия, то у его детей - с большой вероятностью - будет притуплена реакция на стресс. Ученые неоднократно доказывали влияние экологических факторов, например, здоровья матери во время беременности или принимаемых лекарств, на здоровье плода. А вот влияние образа жизни отца на будущее потомство исследовано мало. Команда ученых из Пенсильванского университета исследовала самцов мышей. Выяснилось, что стресс, который испытывали самцы мышей в подростковом и в зрелом возрасте инициировали эпигенетические изменения в сперме, а они, в свою очередь, перепрограммировали гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую систему у будущего потомства - ту часть, мозга, которая отвечает за реакцию на стресс. При этом, перепрограммированию подверглись будущие дети обоих полов. Такое нарушение реакции на стресс - признак того, что потомок будет не в состояние нормально реагировать на изменения окружающей среды, стресс в этом случае становится неуправляемым, а это - путь к возникновению психоневрологических расстройств. Ученые подчеркивают, что не имеет значение, в каком возрасте отец испытал стресс - влияние стресса на сперму долгосрочное. В ходе эксперимента стрессу подвергались как молодые самцы мышей в период полового созревания, так и взрослые особи. У потомства мышей из обеих групп исследователи обнаружили значительное снижение уровня гормона стресса - кортикостерона, у людей это гормон кортизол. Чтобы подробнее изучить работу нервной системы потомков мышей, ученые рассмотрели изменения экспрессии генов в определенном регионе головного мозга, который отвечает за регулировку стресса - паравентрикулярном ядре (ПВЯ). Они обнаружили возросшую экспрессию генов, чувствительных к глюкокортикоидам (гормонам надпочечников), в ПВЯ. Это может объяснить механизм увеличения чувствительности отрицательной обратной связи в организме. Отрицательная обратная связь в организме выражается в реакции, при которой система меняет направление изменения на противоположное. Например, при увеличении уровня углекислого газа, легкие получают сигнал на выдыхание большего количества CO2. Исследователи также рассмотрели ряд микроРНК в сперме, которые участвуют в передаче генетической информации при оплодотворении. Оказалось, что в обеих группах мышей наблюдалось увеличение экспрессии генов в 9 микроРНК. Эти микроРНК в сперме предназначены для хранения материнских РНК при оплодотворении, потому можно говорить о том, что отцы регулируют некоторые аспекты раннего развития и передают потомству информацию об окружающей среде. Возможно, такой механизм - в том числе и сниженная реакция на стресс - полезен с эволюционной точки зрения: полученная информация и снижение реакции на внешние изменения среды обеспечивают выживание в неблагоприятных условиях. Однако, как считают исследователи, окажется сниженная реакция на стресс полезной или вредной, будет зависеть от среды, в которой родился организм. Как бы то ни было, обнаружение того, что стресс, который испытывает мужчина в течение жизни, обязательно влияет на состояние его половых клеток, важное открытие, которое поможет выявить риск психоневрологических заболеваний. Далее ученые планируют изучить механизм воздействия микроРНК отца на оплодотворение, и планируют использовать эти знания для выявления биомаркеров психоневрологических заболеваний. Таким образом, если заранее предсказать, кто подвергся вредному воздействию, то можно проводить профилактику или лечить психические расстройства эффективнее.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026