4 月 7 日消息，科技媒體 Tom's Hardware 于 4 月 5 日發(fā)布博文，報(bào)道稱日本科學(xué)家成功訓(xùn)練大鼠皮層神經(jīng)元，利用實(shí)時(shí)機(jī)器學(xué)習(xí)框架自主生成復(fù)雜時(shí)序信號(hào)。

日本東北大學(xué)與未來(lái)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)集成活體神經(jīng)元與高密度微電極陣列及微流控設(shè)備，構(gòu)建了“閉環(huán)儲(chǔ)備池計(jì)算”（Reservoir Computing）系統(tǒng)。該系統(tǒng)無(wú)需外部輸入，即可自主學(xué)習(xí)和生成周期性及混沌波形（Chaotic Waveform），執(zhí)行 AI 計(jì)算任務(wù)。

技術(shù)核心在于利用 PDMS（聚二甲基硅氧烷）微流控薄膜約束神經(jīng)元連接方式。研究發(fā)現(xiàn)，無(wú)物理約束時(shí)，培養(yǎng)神經(jīng)元會(huì)形成高度同步化網(wǎng)絡(luò)，無(wú)法學(xué)習(xí)目標(biāo)信號(hào)。

為此，團(tuán)隊(duì)將神經(jīng)元胞體限制在 128 個(gè)微型微孔中，通過(guò)微通道連接，構(gòu)建了格型（lattice）和分層（hierarchical）兩種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種設(shè)計(jì)顯著提升了網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力學(xué)維度，將神經(jīng)元兩兩相關(guān)性從 0.45 降至 0.12。

測(cè)試結(jié)果顯示，格型網(wǎng)絡(luò)在所有目標(biāo)波形中表現(xiàn)優(yōu)異。系統(tǒng)能生成周期為 4 秒、10 秒和 30 秒的正弦波、三角波及方波，并能逼近三維混沌軌跡洛倫茲吸引子，學(xué)習(xí)階段預(yù)測(cè)信號(hào)與目標(biāo)信號(hào)相關(guān)性超過(guò) 0.8。東北大學(xué)教授山本英明表示，活體神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)不僅是生物學(xué)系統(tǒng)，更可作為新型計(jì)算資源。

不過(guò)該技術(shù)目前依然存在性能瓶頸。訓(xùn)練停止后，系統(tǒng)自主運(yùn)行時(shí)誤差增加。反饋環(huán)路約 330 毫秒的延遲，限制了系統(tǒng)追蹤快速變化波形的能力。

科研團(tuán)隊(duì)未來(lái)希望通過(guò)專用硬件降低延遲，擴(kuò)展其在 Brain-Machine Interface（腦機(jī)接口）和神經(jīng)假體設(shè)備中的應(yīng)用。