Biologický počítač vybavený ľudskými bunkami sa naučil hrať DOOM

 

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• Systém integruje živé ľudské mozgové neuróny s kremíkovým čipom.

• Zhluk buniek úspešne zvládol priestorovú navigáciu v 3D prostredí.

• Biologické systémy pochopia herné pravidlá rýchlejšie ako klasické algoritmy.

Austrálska spoločnosť Cortical Labs predstavila komerčný biopočítač s označením CL1. Zariadenie prepája mozgové bunky kultivované z kmeňových buniek priamo s kremíkovým čipom. Tento hybrid umožňuje vykonávanie operácií na úrovni biologických neurónových sietí.

Na spracovanie hry DOOM vytvorili výskumníci sieť Cortical Cloud s viacerými jednotkami CL1. Pohyb v 3D prostredí si vyžaduje navigáciu vpred, vzad, vľavo, vpravo a reakciu na nepriateľov.  

Výskumníci zmapovali vizuálny výstup z hry priamo do vzorcov elektrickej stimulácie. Ak sa nepriateľ objaví na ľavej strane obrazovky, elektródy stimulujú bunky na príslušnej ľavej strane. Systém sníma odpovede neurónov a transformuje ich na konkrétne motorické príkazy pre streľbu.

Implementácia tohto učiaceho sa prostredia trvala 1 týždeň. Architektúra sa spolieha na optimalizáciu proximálnej politiky, pričom programový enkodér reguluje frekvenciu a amplitúdu pulzov. Dekodér číta výstupy buniek lineárnym spôsobom bez pridaného skreslenia a priamo vyberá herné akcie.

Enkodér sa trénuje s využitím logaritmickej vierohodnosti, pretože biologické reakcie nie sú matematicky diferencovateľné. Vizuálny vstup beží v rozlíšení 320 x 240 px cez konvolučné siete so 16 kanálmi a faktorom zmenšenia 4. Systém vykonáva 2048 krokov na jednu aktualizáciu učenia. Zdrojový kód pre tréningové súbory je zverejnený pod licenciou GPL-3.0 na platforme GitHub.

Biologické neuróny fungujú ako dynamické systémy, ktoré menia svoj membránový potenciál a synaptické váhy. Predchádzajúci systém z roku 2021 sa naučil pravidlá hry PONG za 5 min. Bežný softvér na to potrebuje 90 min, pričom bunky zvládli hru za 10 až 20 výmen namiesto bežných 5000 výmen.

Bunky vnímajú elektrické impulzy tak intenzívne, že sa podľa vedcov stávajú samotným herným objektom.

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ: Spojenie biologických neurónov so softvérom ukazuje novú cestu k hardvéru s efektívnejším strojovým učením.

Zdroj: gigazine.net foto: ChatGPT