인공 지능 : 뇌 활동을 시뮬레이션하도록 설계된 칩

수십 년 동안 과학자들은 새로운 도전을 탐구하기 위해 인간 두뇌 의 재능을 재현 할 수있는 컴퓨터 시스템을 만드는 것을 꿈꿔 왔습니다 .

매사추세츠 공과 대학의 과학자들은 이제 새로운 정보에 대한 반응으로 뇌 신경 세포를 적응시키는 메커니즘을 모방 한 컴퓨터 칩을 개발함으로써이 목표를 향해 중요한 단계를 밟았습니다. 소성 (plasticity)이라고 알려진이 현상은 과학자들이 학습과 기억을 포함한 많은 두뇌 기능의 근간을 이루는 것으로 믿어지고 있습니다.

약 400 개의 트랜지스터와 실리콘 칩은 하나의 뇌 시냅스 (하나의 뉴런에서 다른 뉴런으로의 정보 전송을 용이하게하는 2 개의 뉴런 사이의 연결)의 활동을 시뮬레이션 할 수 있습니다. 연구원들은이 칩이 신경 과학자들이 뇌의 작업에 대해 더 많이 배우는 데 도움이 될 것이며 인공 망막과 같은 신경 보철의 개발에 사용될 수 있다고 Chi-Sang-Poon 프로젝트 매니저는 말합니다.

시냅스의 시뮬레이션

두뇌에는 약 1 천억 개의 뉴런이 있으며, 각각의 뉴런은 다수의 다른 뉴런과 시냅스를 형성합니다. 시냅스 - 두 개의 뉴런 (시냅스 전 및 시냅스 후 뉴런) 간의 갭. 시냅스 전 뉴런은 글루타메이트와 GABA와 같은 신경 전달 물질을 분비하여 세포의 시냅스 후막의 수용체에 결합하여 이온 채널을 활성화시킵니다. 이러한 채널을 열고 닫으면 셀의 전위가 변경됩니다. 전위가 충분히 크게 변화하면 셀은 활동 전위 라 불리는 전기적 충격을 유발합니다.

모든 시냅스 활동은 나트륨, 칼륨 및 칼슘과 같은 하전 된 이온의 흐름을 제어하는 이온 채널에 의존합니다. 이 채널은 장기 강화 (LTP)와 장기 우울증 (LLC)으로 알려진 시냅스를 강화하고 약화시키는 두 가지 과정의 핵심입니다.

과학자들은 트랜지스터가 다양한 이온 채널의 활동을 모방 할 수 있도록 자신의 컴퓨터 칩을 개발했습니다. 대부분의 칩이 바이너리 모드에서 작동하는 동안 ( "on / off"), 새로운 칩의 전류는 아날로그 모드에서 트랜지스터를 통해 흐릅니다. 전위의 기울기는 이온이 셀 내의 이온 채널을 통과하는 것과 동일한 방식으로 트랜지스터를 통해 흐르게합니다.

"특정 이온 채널의 농도에 대한 회로 파라미터를 조정할 수 있습니다."라고 Poon은 말합니다. "이제 우리는 뉴런에서 일어나는 모든 이온 과정을 포착 할 수있는 방법을 가지고 있습니다."

새로운 칩은있다 "는 CMOS [상보성 금속 산화물 반도체] 칩 생물학적 뉴런과 시냅스 가소성 연구에 대한 노력에 상당한 진전,"딘 Buonomano, 로스 앤젤레스 캘리포니아 대학 신경 생물학 교수는 덧붙였다 생물학적 리얼리즘의 수준 "그 , 인상적이다.

과학자들은 시각 처리 시스템과 같은 특정 신경 기능을 모델링하기위한 시스템을 만들기 위해 칩을 사용할 계획입니다. 이러한 시스템은 디지털 컴퓨터보다 훨씬 빠를 수 있습니다. 고성능 컴퓨터 시스템에서도 간단한 뇌 회로를 시뮬레이트하는 데 수 시간 또는 며칠이 걸립니다. 아날로그 칩 시스템을 사용하면 시뮬레이션은 생물학적 시스템보다 빠릅니다.

이러한 칩의 또 다른 잠재적 인 응용 프로그램, 인공 망막 및 두뇌와 같은 생물 시스템과의 상호 작용 조정. 미래에는 이러한 칩이 인공 지능 장치의 표준 블록이 될 수 있다고 Poon은 말합니다.