O IA a folosit arta pentru a controla celulele creierului maimuțelor

O nouă opera de artă creată de inteligența artificială face lucruri ciudate creierului primatelor.

Când sunt prezentate macacilor, imaginile generate de inteligența artificială au determinat în mod intenționat celulele nervoase din creierul maimuțelor să declanșeze mai mult decât imaginile cu obiecte din lumea reală. Inteligența artificială ar putea, de asemenea, să creeze modele care să activeze neuroni specifici în timp ce îi suprimă pe alții, raportează cercetătorii în 3 mai. Ştiinţă.

Acest control fără precedent asupra activității neuronale folosind imagini poate duce la noi tipuri de experimente neuroștiințifice sau tratamente pentru tulburări mintale. Capacitatea IA de a juca creierul primatelor ca o lăutără oferă, de asemenea, o perspectivă asupra cât de aproape AI poate emula funcția creierului.

Inteligența artificială responsabilă pentru noile imagini atrăgătoare este o rețea neuronală artificială – un model de computer compus din neuroni virtuali – modelat după fluxul ventral. Aceasta este o cale neuronală din creier implicată în vedere (SN Online: 8/12/09). AI a învățat să „vadă” studiind o bibliotecă de aproximativ 1,3 milioane de imagini etichetate. Cercetătorii au instruit apoi AI să creeze imagini care ar afecta neuronii specifici ai fluxului ventral din creier.

Vizualizarea oricărei imagini declanșează un fel de activitate neuronală într-un creier. Dar neurologul Kohitij Kar de la MIT și colegii săi au vrut să vadă dacă imaginile proiectate deliberat de AI ar putea induce răspunsuri neuronale specifice alese de echipă. Cercetătorii au arătat aceste imagini la trei macaci echipați cu microelectrozi de monitorizare a neuronilor.

Într-un experiment, AI și-a propus să creeze modele care să activeze neuronii într-un anumit loc din fluxul ventral cât mai mult posibil, indiferent de modul în care a afectat alți neuroni. În 40 din cele 59 de site-uri neuronale testate, imaginile realizate de AI au determinat neuronii să declanșeze mai mult decât orice imagine a unui obiect din lumea reală, cum ar fi un urs, o mașină sau o față. Imaginile AI au determinat, în general, neuronii să declanșeze cu 39% mai mult decât răspunsul lor maxim la imaginile din lumea reală. Chiar și atunci când maimuțelor li s-au arătat modele concepute anterior de cercetători special pentru a declanșa neuronii fluxului ventral, modelele AI au făcut ca acești neuroni să se declanșeze la viteze mai mari.

OPERĂ DE ARTĂ AI Un nou program de inteligență artificială a conceput modele (o colecție de exemple prezentate) care ar putea controla activitatea anumitor celule nervoase legate de vedere din creierul maimuțelor. P. Bashivan, K. Kar și JJ DiCarlo/Ştiinţă 2019

Într-un alt test, modelele create de inteligența artificială au menit să facă neuronii dintr-un loc țintă să devină sălbatic, reducând în același timp activitatea altora. Pentru 25 din 33 de site-uri, imaginile create de AI au izolat activitatea neuronală la locul țintă semnificativ mai bine decât imaginile din lumea reală. Deși această manipulare nu este încă perfectă, viitoarele IA cu design mai sofisticat și mai multe date de antrenament pot exercita un control mai fin, spune coautorul studiului Pouya Bashivan, un neuroștiință computațional la MIT.

„Acesta este un progres tehnic magnific”, spune Arash Afraz, neurolog la Institutul Național de Sănătate Mintală din Bethesda, Md., care nu este implicat în studiu.

În experimentele de neuroștiință, cercetătorii „ar putea dori să inducă un model specific de activitate în creier” pentru a afla de ce sunt responsabili diferiți neuroni, spune Afraz. „Modul direct de a face asta este să-ți sufleci mânecile, să deschizi craniul și să bagi ceva acolo”, precum electrozi. „Acum, avem un nou instrument în cutia noastră de instrumente” pentru a schimba în mod neinvaziv neuronii în moduri care nu erau posibile înainte.

Imaginile redate prin AI care orchestrează activitatea neuronală pot duce, de asemenea, la noi tratamente pentru probleme de sănătate mintală, cum ar fi tulburarea de stres post-traumatic, anxietatea sau „orice ar avea de-a face cu starea de spirit”, spune Bashivan. Similar cu modul în care oamenii folosesc cutiile de terapie cu lumină pentru a calma tulburările afective sezoniere (SN: 23.04.05, str. 261) sau priviți scene pașnice ale naturii pentru a vă calma (SN: 10/11/18, str. 16), oamenii ar putea fi liniștiți într-o zi privind imaginile pe care o inteligență artificială le-a creat pentru a crește starea de spirit.

Aceste experimente nu numai că demonstrează o nouă tehnică de manipulare a neuronilor, dar oferă și o nouă perspectivă asupra naturii AI. Rețelele neuronale artificiale sunt cele mai bune modele computerizate ale oamenilor de știință ale fluxului ventral. Neuronii virtuali din aceste programe de calculator sunt aranjați într-o arhitectură similară cu cei biologici, iar aceste IA sunt excelente în recunoașterea obiectelor din fotografii. Dar a existat o dezbatere cu privire la cât de cu adevărat asemănătoare creierului sunt aceste IA, în ceea ce privește modul în care procesează și înțeleg intrările vizuale, spune Ed Connor, un neuroștiință la Universitatea Johns Hopkins care nu este implicat în acest lucru.

Faptul că neuronii maimuțelor au răspuns la imaginile create de AI așa cum a intenționat AI sugerează că acest program de calculator înțelege într-adevăr informațiile vizuale într-un mod similar cu creierul primatelor, spune Connor. „Acest lucru îl rezolvă într-un mod care îi va convinge pe sceptici, inclusiv pe mine.”

Dacă rețelele neuronale artificiale „văd” într-un mod care imită îndeaproape creierul, studierea acestor programe AI poate ajuta oamenii de știință să înțeleagă mai bine viziunea umană. Cercetătorii viitorului ar putea renunța la maimuțe și șoareci și, în schimb, ar putea investiga evenimentele neuronale din interiorul IA (SN: 6/9/18, str. 14).

Experimentarea pe astfel de neuroni virtuali ar putea oferi „o modalitate de a vă permite să faceți orice experiment de vis ați dori pe un sistem care este complet accesibil într-un mod în care creierul nu este”, spune Connor.