Novas fronteiras para a pesquisa: chega o robô que aprende com neurônios reais

Recentemente, apareceu na revista Applied Physics Letters , um experimento que viu um robô capaz de aprender com neurônios reais. É um trabalho extremamente interessante pela extensão de sua repercussão na medida em que muda a abordagem até agora utilizada neste campo . Na verdade, até agora, estudos típicos viram os computadores aprenderem em campo usando algoritmos de inteligência artificial. Nesse caso, o computador (e o robô que é o componente capaz de se conectar com a realidade) atua apenas como um intermediário para uma cultura de células nervosas reais .

Redes neurais: o que são

Para chegar à experiência dos estudiosos da Universidade de Tóquio é bom dar um passo atrás, aos anos 50 do século passado. Naquela época, surgiram as primeiras tentativas de recriar os mecanismos do pensamento humano por meio do computador. Uma rede neural é um modelo matemático que tenta reproduzir o funcionamento de uma rede neural biológica . Em particular, por meio de uma estrutura não linear, a rede neural recebe entradas em vários receptores que, por sua vez, encaminham sua saída para outra série de nós chamados neurônios. E assim por diante em vários níveis até que a produção final seja produzida.

As redes neurais podem, portanto, ser treinadas para responder a vários problemas que, devido à sua complexidade, não podem ser resolvidos com funções lineares. Entre as aplicações mais típicas estão:

• Aproximação estatística ou funções de regressão;
• Problemas de classificação, como imagens, por meio de classes e padrões típicos;
• Finalmente, o processamento de dados, incluindo “filtragem” (eliminação de ruído), clustering, separação e compressão de sinal.

Atividades que pertencem, de fato, às habilidades intelectuais básicas do ser humano e que tentamos reproduzir por meio desses mecanismos.

O experimento do robô interagindo com neurônios reais

A grande revolução que traz o experimento realizado pelos pesquisadores da Universidade de Tóquio é a presença de uma rede real de neurônios em vez de uma série de níveis de neurônios artificiais . Nesse caso, o sistema é formado por células neuronais reais conectadas a um computador que, por sua vez, atua como intermediário com o robô. Na verdade, o pequeno robô, do tamanho de uma mão, é deixado livre para se mover em uma superfície contendo obstáculos.

O objetivo do robô é chegar ao destino sem saber como fazê-lo, mas por meio de um mecanismo chamado “tentativa e erro” ou “ tentativa e erro ”. A cada tentativa errada do robô (por exemplo, quando bate em um obstáculo), os neurônios cultivados são estimulados pelo computador por meio de um impulso elétrico. Desta forma, o robô aprendeu a se mover entre os obstáculos do caminho para chegar corretamente à linha de chegada final.

O co-autor do estudo, Hirokazu Takahashi, fala sobre a capacidade dos sistemas neuronais vivos de roubar a saída coerente de um estado de caos , já que a rede usada tinha conexões entre neurônios causais. Certamente uma grande conquista, mesmo que ainda em estado embrionário, mas a esperança dos estudiosos é que, caso essa abordagem se mostre suficientemente estável e segura, as redes neurais cultivadas possam ser implantadas nos casos de redes biológicas danificadas.

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