[vr陀螺7月10日消息]
據(jù)《每日郵報(bào)》北京時(shí)間7月7日?qǐng)?bào)道,科學(xué)家已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室開發(fā)出完全由DNA組成、模擬大腦工作方式的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。通過正確地識(shí)別手寫體數(shù)字,這一試管人工智能系統(tǒng)能解決典型的機(jī)器學(xué)習(xí)問題。科學(xué)家稱,在展示通過人造有機(jī)電路實(shí)現(xiàn)人工智能方面,這一研究是重要的一步。有朝一日,這項(xiàng)研究將會(huì)催生完全由有機(jī)材料構(gòu)成的人形機(jī)器人,而非科幻影視作品中的金屬機(jī)器人。研究人員希望,該人工智能系統(tǒng)將很快能開始借助添加到試管中的樣本,形成它自己的“記憶”。他們的最終目標(biāo),是使由DNA構(gòu)成的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具備智能——例如計(jì)算和作出選擇等的能力。加州理工學(xué)院的專家選擇了一項(xiàng)任務(wù),也就是電子人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)經(jīng)典難題:手寫體識(shí)別。
這是機(jī)器視覺研究人員首先解決的任務(wù)之一,也是證明基于DNA的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能力的理想方法。人類手寫體可以有相當(dāng)大的差別,因此當(dāng)一個(gè)人仔細(xì)審視潦草的數(shù)字序列時(shí),大腦會(huì)執(zhí)行復(fù)雜的計(jì)算任務(wù),以識(shí)別它們。因?yàn)榧词谷祟愐搽y以識(shí)別彼此潦草的手寫體,因此,識(shí)別手寫體數(shù)字,是對(duì)人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)“智商”的常見測(cè)試項(xiàng)目。必須“教會(huì)”這些網(wǎng)絡(luò)如何識(shí)別數(shù)字,考慮手寫體的變化,然后將未知數(shù)字與他們所謂的記憶進(jìn)行比較,并確定數(shù)字。研究團(tuán)隊(duì)證明,由精心設(shè)計(jì)的DNA序列構(gòu)建的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),可以進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),表明它已經(jīng)正確識(shí)別出“分子筆跡”。
當(dāng)給出未知數(shù)字時(shí),這種所謂的“智能湯”將發(fā)生一系列反應(yīng),并輸出兩個(gè)熒光信號(hào),例如,綠色和黃色代表數(shù)字5,或綠色和紅色代表數(shù)字9。生物工程助理教授、首席研究員錢璐璐(Lulu Qian,音譯)表示:“雖然科學(xué)家們剛剛開始探索在分子機(jī)器中開發(fā)人工智能,但其潛力是無可否認(rèn)的。”錢璐璐說,“類似于電子計(jì)算機(jī)和智能手機(jī)使人類比一百年前更有能力,人工分子機(jī)器可以制造由分子組成的任何物品——可能包括油漆和繃帶——使人類在未來一百年中更有能力,更好地保護(hù)環(huán)境?!迸c幾何形狀各異的手寫體一樣,每個(gè)分子手寫體的樣本,實(shí)際上都不是數(shù)字形狀。相反,每個(gè)分子數(shù)字由20個(gè)獨(dú)特的DNA鏈組成,這些DNA鏈選自100個(gè)分子,每個(gè)分子代表任一10×10圖案的單個(gè)像素。
這些DNA鏈在試管中混合在一起。對(duì)于給定分子手寫體的特定樣本,DNA神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以將其分類為多達(dá)九個(gè)類別,每個(gè)類別代表從1到9的九個(gè)可能的手寫體數(shù)字中的一個(gè)。首先,該團(tuán)隊(duì)建立了一個(gè)DNA神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),用以區(qū)分手寫體數(shù)字6和7。然后他們測(cè)試了36個(gè)手寫體數(shù)字,試管神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)正確識(shí)別出了所有這些數(shù)字。從理論上說,該系統(tǒng)能夠?qū)⒊^1.2萬個(gè)手寫體6和7——這些數(shù)字的90%來自一個(gè)廣泛用于機(jī)器學(xué)習(xí)的手寫體數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)庫——分類為兩種可能性。
圖:這一過程的關(guān)鍵在于,利用DNA分子編碼“贏者通吃”的競(jìng)爭(zhēng)策略
這一過程的關(guān)鍵,是利用DNA分子編碼“贏者通吃”的競(jìng)爭(zhēng)策略。
在該策略中,在確定未知數(shù)字時(shí),使用被稱為殲滅者的特定類型DNA分子來選擇優(yōu)勝者。
殲滅者與來自一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)者的一個(gè)分子和來自不同競(jìng)爭(zhēng)者的一個(gè)分子形成復(fù)合體,并經(jīng)過反應(yīng)生成不起化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)。
殲滅者迅速吃掉所有競(jìng)爭(zhēng)者的分子,直到剩下一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)者。
然后,獲勝的競(jìng)爭(zhēng)者恢復(fù)到一個(gè)相當(dāng)高的濃度,并產(chǎn)生指示網(wǎng)絡(luò)決策的熒光信號(hào)。
圖:獲勝競(jìng)爭(zhēng)者濃度恢復(fù)到一個(gè)相當(dāng)高水平,并產(chǎn)生表明網(wǎng)絡(luò)決策的熒光信號(hào)
接下來,該團(tuán)隊(duì)制定了DNA神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)則,以開發(fā)一個(gè)更復(fù)雜、可以分類1到9的單個(gè)數(shù)字的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。該團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在計(jì)劃開發(fā)可以從添加到試管中的樣本中學(xué)習(xí),并形成“記憶”的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。他們說,通過這種方式,可以訓(xùn)練相同的“智能湯”來執(zhí)行不同任務(wù)
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