Anche i cervelli artificiali potrebbero aver bisogno di dormire: se gli androidi sogneranno robot o umani non lo sappiamo, ma per certo avranno bisogno di riposo.

Dai laboratori nazionali di Los Alamos arriva una di quelle ricerche che “fa sognare” con un risultato davvero curioso: il sonno può essere vitale anche per i cervelli artificiali del futuro come lo è per noi.

Nessuno può dire se gli androidi sogneranno le pecore elettriche, ma quasi sicuramente avranno bisogno di periodi di riposo che offrano benefici simili a quelli che il sonno fornisce ai cervelli viventi.

Studiamo reti neurali spigolose, che sono sistemi che imparano molto come fanno i cervelli veri

ha detto lo scienziato informatico del laboratorio nazionale Los Alamos Yijing Watkins che prosegue

Siamo rimasti affascinati dalla prospettiva di allenare un processore neuromorfo in un modo analogo a come gli esseri umani e altri sistemi biologici apprendono dal loro ambiente durante lo sviluppo dell’infanzia

Watkins e il suo gruppo di ricerca hanno scoperto che le simulazioni della rete sono diventate instabili dopo periodi continui di apprendimento senza supervisione.

Quando hanno esposto le reti a stati analoghi alle onde che il cervello vivente sperimenta durante il sonno, la stabilità è stata ripristinata.

Era come se stessimo dando alle reti neurali l’equivalente di una buona notte di riposo

ha affermato Watkins.

La scoperta è avvenuta mentre il team di ricerca ha lavorato per sviluppare reti neurali che simulano come gli esseri umani e altri sistemi biologici imparano a vedere. Inizialmente il gruppo ha lavorato per stabilizzare le reti neurali simulate, sottoponendosi a un addestramento di dizionario senza supervisione, che comporta la classificazione di oggetti senza avere precedenti esempi con cui confrontarli.

Il problema di come evitare che i sistemi di apprendimento diventino instabili si pone in realtà solo quando si tenta di utilizzare processori neuromorfi biologicamente realistici, o quando si cerca di comprendere la biologia stessa

ha affermato il coautore Garrett Kenyon.

La stragrande maggioranza dei ricercatori di machine learning, deep learning e AI non incontra mai questo problema perché in questi sistemi si eseguono operazioni matematiche globali che hanno l’effetto di regolare il guadagno dinamico complessivo del sistema.

I ricercatori caratterizzano la decisione di esporre le reti a un analogo artificiale del sonno come uno sforzo quasi definitivo per stabilizzarle. Hanno sperimentato vari tipi di rumore, approssimativamente paragonabili a quello che si potrebbe incontrare tra le stazioni mentre sintonizzi una radio.

I risultati migliori sono arrivati ​​quando hanno usato onde del cosiddetto rumore gaussiano, che include una vasta gamma di frequenze e ampiezze. Gli scienziati ipotizzano che il rumore imiti l’input ricevuto dai neuroni biologici durante il sonno ad onde lente.

I risultati suggeriscono che il sonno ad onde lente può agire, in parte, per garantire che i neuroni corticali mantengano la loro stabilità.

Il prossimo obiettivo dei gruppi è implementare il loro algoritmo sul chip neuromorfo Intel Loihi. Sperano che consentire a Loihi di dormire di tanto in tanto gli consenta di elaborare in modo stabile le informazioni da una fotocamera a retina di silicio in tempo reale. Se i risultati confermano la necessità di dormire nei cervelli artificiali, possiamo probabilmente aspettarci che lo stesso sia vero per gli androidi e altre macchine intelligenti che potrebbero essere tra noi in futuro.

Watkins presenterà la ricerca al Workshop Women in Computer Vision il 14 giugno a Seattle.