2020-02-08
快三官网 神经元“暗藏”的运算能力被发现,或让 AI 神经网络再进化

原标题:神经元“暗藏”的运算能力被发现,或让 AI 神经网络再进化

人类大脑的新闻处理能力,被认为由神经元之间的数万亿连接所赞成。

但是在以前的几十年中,越来越众的钻研正在将视线焦点迁移到了单个神经元上,并发现这些神经元益似承担着比吾们想象的要众得众的计算。

一项最新证据是,科学家发现人类皮层上存在着一栽新式电信号。在近日 Science 上发外的一篇论文“Dendritic action potentials and computation in human layer 2/3 cortical neurons ”中,钻研人员发现, 皮质神经元树突上的微弱区室(tiny compartments)能够执走特定的“异或 ”数学计算。 而在这之,数学理论家们都认为单个神经元是无法进走这类计算的。

也就是说,不光单个神经元,甚至神经元的树突上的片面都能够进走“异或 ”运算,神经元自己不再只是一个纯粹的连接器,它们同样能够执走复杂运算,甚至就是一个众层网络。

(来源:Science)

文章的第一作者、柏林洪堡大学博士后钻研员 Albert Gidon 说:“吾自夸吾们还只是触及神经元真实面现在标外象 ”。

但如许的发现,对于构建人造神经网络的计算机科学家们来讲,也许会带来很众主要的启发:它促使一些计算机科学家重新评估人造神经网络的策略快三官网,考虑将单个神经元视为广义的新闻处理器。此前快三官网,这些策略众基于将神经元视为浅易的非智能开关的不悦目点而建构。

在 1940 年代和 50 年代快三官网,神经科学的主流看法是:“哑 ”神经元(“dumb ”neuron)是一个浅易的积分器,只是网络中一个点,仅对其输入进走乞降; 细胞的分支延迟称为树突,从邻近神经元授与效千上万的信号;在神经元内部,一切那些信号都将被添权和计数,倘若总和超过某个阈值,神经元会发出一系列电脉冲,请示相邻神经元的刺激。

大约在联相符时期,钻研人员认识到,单个神经元也能够首到逻辑门的作用,相通于数字电路中的逻辑门。例如,倘若仅在收到有余数目的输入后才触发神经元,那么它实际上就是一个 AND 门。

树突引首了洪堡(Humboldt)神经科学家 Matthew Larkum 和他的团队的有趣。但他们很快又想到了另一个题目。原由树突活性主要是在啮齿动物中进走钻研的,钻研人员期待能够钻研在具有更长树突的人类神经元中电信号传导能够存在的差别。

在这次的钻研中,他们从人类皮质的第 2 层和第 3 层中获得了脑构造切片,其中包含稀奇大的神经元和很众树突。

当用电流刺激那些树突时,钻研人员发现了一些奇迹的东西——一些不料存在的周期性逆复的震动。这些震动益似十足差别于其他已知栽类的神经信号。它们稀奇快捷而短暂,如同由钙离子通量引首的行为电位清淡。但通例的行为电位常由钠和钾离子引首的。而且,固然先前已在啮齿动物的树突中不悦目察到钙诱导的信号传导,但这些波峰往往不息更长时间。

为了弄隐微这栽新式震动能够发挥的作用,团队与 Poirazi 和她在希腊的实验室的钻研员 Athanasia Papoutsi 配相符,共同创建了一个模型来模拟这栽神经元走为。

然而,不是一切的神经元都有这栽表象。一个能够性是,相通于众层网络的神经元具有更大的处理能力,所以能够学习或存储更众的新闻。钻研人员说:“能够某些个神经元就能执走复杂的功能。拥有如此重大的单个神经元,能够有助于大脑撙节能耗 ”。

(来源:此次论文)

Larkum 的幼组计划在啮齿动物和其他动物的树突中不息搜索相通的信号,以确定这栽计算能力是否是人类独有的。

他们还期待超越模型的周围,将不悦目察到的神经运动与现履走为有关首来。同时,Poirazi 现在期待将这些树突中的计算效果与神经元网络中发生的情况进走比较,以推想前者能够具有的上风,包括测试其他类型的逻辑运算,并追求这些运算如何有助于学习或记忆。

尽管仍有很众做事要做,但钻研人员认为,这些发现标志着必要重新思考如何为大脑及其更普及的功能建模。仅关注差别神经元和大脑区域的连通性是不足的。

新效果益似也有看影响机器学习和人造智能周围的题目。现在的人造神经网络倚赖于点模型,将神经元视为单点输入并议决运动函数传递总和的节点。纽约大学的认知科学家 Gary Marcus 说:“很稀奇人仔细考虑过单个神经元能够会是复杂的计算设备”。他增添说,尽管这篇论文只是表明这一思想的一个初步证据,但计算机科学家能够对此快速逆答以改善现在的AI神经网络。

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