Виртуальный мозг SPAUN распознаёт, запоминает и учится
Сложнейшая из ныне существующих компьютерная симуляция мозга способна распознавать и обрабатывать визуальные данные и даже частично проходит IQ тест.
SPAUN расшифровывается как Semantic Pointer Architecture Unified Network (Объединённая сеть на основе архитектуры семантических точек). Его разработкой занимается Крис Элайасмит - нейробилог-теоретик из канадского Университета Ватерлоо.
Компьютерные симуляции нейронных систем, создавались и ранее: к примеру, суперкомпьютер IBM Watson или Blue Brain Project. Они фокусировались на имитации коннектома мозга - его картографии и структуры связей. На этой основе работает и Spaun, но отличается от предшественников тем, что разработан воспроизводить также и нейронное поведение. Решение задач практического характера тоже есть в перспективе исследования, но на нынешней стадии перед проектом ставятся иные цели.
В симуляции задействовано 2,5 миллиона виртуальных нейронов с учетом биологических особенностей их работы: как клетки производят электрические импульсы, как они сообщаются между собой и какие для этого используются нейромедиаторы (химические вещества, посредством которых осуществляется передача нервных импульсов).
Click to viewЧерез виртуальную камеру с разрешением 28х28 (784) пикселов осуществляется ввод данных. Других способов пока не предусмотрено. Получив визуальную информацию, SPAUN способен различать её типы и направлять полученные данные в те отделы своей виртуальной “коры”, которые наиболее приспособлены для их обработки. На данный момент SPAUN умеет распознавать знаки и цифры, запоминать их последовательность. Некоторые знаки воспринимаются как команды. Выполнив их, система записывает решение при помощи механического манипулятора. Единственная система вывода SPAUN - роботизированная рука, которой он умеет нарисовать на листе неуверенные циферки. Система показала способность решать самые простые логические задачи, связанные с последовательностью чисел, подобные тем, что бывают в IQ тестах.
Интересно то, что информация обрабатывается компьютером примерно так же, как это делает человеческий мозг, насколько известно нейробиологам на сегодняшний день. В системе есть префронтальная область, подкорковые ядра, базальные ганглии, таламус и т.д. Нейробиологи постарались запрограммировать обработку информации как можно ближе к природной. Зрительные сигналы поступают в зрительный отдел коры, затем в таламус. Таламус отвечает за перераспределение информации к разным районам коры головного мозга. Базальные ганглии контролируют поток информации через префронтальную область, обновляя её в соответствии с текущей необходимостью.
В интервью для журнала Popular Science Элайасмит сказал, что несмотря на то, что система способна, подобно человеческому мозгу, переключаться с одной задачи на другую, ей недостаёт свойственной тому гибкости и адаптивности. Поэтому сейчас он работает над тем, чтобы добавить в SPAUN возможность обучения и восприятия более сложных инструкций. В программе, над которой сейчас идёт работа, SPAUN даже не будет получать точных и однозначных инструкций для решения задач, а лишь позитивный или негативный отзыв о проделанной работе. Учёные просто будут сообщать системе, хорошо ли выполнено задание. “В конце концов - говорит Элайасмит - она выработает собственную стратегию решения своих задач.”
SPAUN построен на базе Nengo - нейросимулятора, разработанного для создания крупномасштабных нейронных систем. У Nengo открытый исходный код; его и саму модель SPAUN можно невозбранно загрузить на сайте Nengo. Однако для симуляции одной секунды такой мозговой деятельности понадобится примерно три часа работы четырехъядерного (2,5 GHz) процессора и 24 Гб оперативной памяти.
В Ватерлоо работают люди не без чувства юмора: в названии проекта проглядывает игра слов: оно похоже на слово “spawn”, которое можно перевести как “грибница” и как “отродье”, либо “порождение”.
Источники:
http://www.wired.co.uk/news/archive/2012-12/01/spaun-virtual-brain
http://www.popsci.com/science/article/2012-11/meet-spaun-first-computer-model-complex-brain-behavior
http://habrahabr.ru/post/160931/