Jaringan kawat nano perak sepertinya belajar dan mengingat, sama seperti otak kita

PTI, 23 April 2023, 12:38 IST

Selama kurang lebih setahun terakhir, model AI generatif seperti ChatGPT dan DALL-E telah memungkinkan untuk menghasilkan sejumlah besar konten kreatif berkualitas tinggi yang tampak seperti manusia dari serangkaian perintah sederhana.

Meskipun sangat mampu — jauh mengungguli manusia dalam tugas-tugas pengenalan pola data besar khususnya — sistem AI saat ini tidak secerdas kita. Sistem AI tidak terstruktur seperti otak kita dan tidak belajar dengan cara yang sama.

Sistem AI juga menggunakan energi dan sumber daya dalam jumlah besar untuk berlatih (dibandingkan dengan tiga kali makan kita sehari). Kemampuan mereka untuk beradaptasi dan berfungsi dalam lingkungan yang dinamis, tidak dapat diprediksi, dan berisik sangat buruk dibandingkan dengan kita, dan mereka juga tidak memiliki kemampuan memori seperti manusia.

Penelitian kami mengeksplorasi sistem non-biologis yang mirip dengan otak manusia. Dalam sebuah studi baru yang diterbitkan di Science Advances, kami menemukan jaringan kabel perak kecil yang mengatur diri sendiri yang belajar dan mengingat dengan cara yang sama seperti organ berpikir di kepala kita.

imitasi otak Pekerjaan kami adalah bagian dari bidang penelitian yang disebut ilmu saraf, yang bertujuan untuk mereplikasi struktur dan fungsi neuron dan sinapsis biologis dalam sistem non-biologis.

Penelitian kami berfokus pada sistem yang menggunakan jaringan “kawat nano” untuk meniru neuron dan sinapsis di otak. Kawat nano ini adalah kabel kecil sekitar seperseribu lebar rambut manusia. Mereka terbuat dari logam yang sangat konduktif, seperti perak, dan biasanya dilapisi dengan bahan isolasi seperti plastik.

Kabel nano merakit sendiri untuk membentuk struktur jaringan yang mirip dengan jaringan saraf biologis. Seperti neuron yang memiliki membran isolasi, setiap kawat nano metalik dilapisi dengan lapisan isolasi tipis.

Saat kita merangsang kawat nano dengan sinyal listrik, ion bergerak melalui lapisan isolasi ke kawat nano yang berdekatan (mirip dengan neurotransmiter yang melintasi sinaps). Hasilnya, kami mengamati sinyal listrik mirip sinaps di jaringan kawat nano.

Pembelajaran dan memori Pekerjaan baru kami menggunakan sistem kawat nano ini untuk mengeksplorasi pertanyaan tentang kecerdasan mirip manusia. Dua ciri utama penyelidikan kami menunjukkan fungsi kognitif tingkat tinggi: pembelajaran dan ingatan.

Studi kami menunjukkan bahwa kami dapat memperkuat (dan melemahkan) jalur sinaptik secara selektif dalam jaringan kawat nano. Ini mirip dengan “pembelajaran yang diawasi” di otak. Dalam proses ini, output klem dibandingkan dengan hasil yang diinginkan. Sinapsis kemudian diperkuat (jika keluarannya mendekati hasil yang diinginkan) atau dipangkas (jika keluarannya tidak mendekati hasil yang diinginkan).

Kami telah memperluas temuan ini dengan menunjukkan bahwa kami dapat meningkatkan jumlah penguatan dengan ‘menghargai’ atau ‘menghukum’ jaringan. Proses ini diilhami oleh “pembelajaran penguatan” di otak.

Kami juga mengimplementasikan versi tes yang disebut “tugas back to back” yang digunakan untuk mengukur memori kerja pada manusia. Ini melibatkan penyajian serangkaian rangsangan dan membandingkan setiap entri baru dengan yang terjadi sejumlah (n) langkah sebelumnya.

Jaringan “mengingat” sinyal sebelumnya setidaknya selama tujuh langkah. Anehnya, tujuh sering dianggap sebagai jumlah rata-rata item yang dapat disimpan manusia dalam memori kerja pada satu waktu.

Saat kami menggunakan pembelajaran penguatan, kami melihat peningkatan yang signifikan dalam kinerja memori jaringan.

Dalam jaringan kawat nano kami, kami telah menemukan bahwa pembentukan jalur sinaptik bergantung pada bagaimana sinapsis ini diaktifkan di masa lalu. Ini juga berlaku untuk sinapsis di otak, ahli saraf menyebutnya “metaplastik”.

kecerdasan buatan Kecerdasan manusia mungkin masih jauh dari ditiru.

Namun, penelitian kami pada jaringan kawat nano saraf menunjukkan bahwa adalah mungkin untuk mengimplementasikan fitur dasar kecerdasan—seperti pembelajaran dan memori—dalam perangkat fisik dan non-biologis.

Jaringan nanowire berbeda dari jaringan syaraf tiruan yang digunakan dalam kecerdasan buatan. Namun, itu dapat mengarah pada apa yang disebut “kecerdasan buatan”.

Mungkin jaringan kawat nano berbentuk saraf suatu hari nanti bisa belajar melakukan percakapan yang lebih mirip manusia daripada ChatGPT, dan mengingatnya.

Ditulis oleh Alun Loeffler, Peneliti PhD, Universitas Sydney dan Zdenka Koncic, Profesor Fisika, Percakapan Universitas Sydney