[vr陀螺7月10日消息]

據(jù)《每日郵報》北京時間7月7日報道，科學(xué)家已經(jīng)在實驗室開發(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)能解決典型的機器學(xué)習問題。科學(xué)家稱，在展示通過人造有機電路實現(xiàn)人工智能方面，這一研究是重要的一步。有朝一日，這項研究將會催生完全由有機材料構(gòu)成的人形機器人，而非科幻影視作品中的金屬機器人。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，是使由DNA構(gòu)成的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具備智能——例如計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任務(wù)，也就是電子人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的一個經(jīng)典難題：手寫體識別。

這是機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大的差別，因此當一個人仔細審視潦草的數(shù)字序列時，大腦會執(zhí)行復(fù)雜的計算任務(wù)，以識別它們。因為即使人類也難以識別彼此潦草的手寫體，因此，識別手寫體數(shù)字，是對人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)“智商”的常見測試項目。必須“教會”這些網(wǎng)絡(luò)如何識別數(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行比較，并確定數(shù)字。研究團隊證明，由精心設(shè)計的DNA序列構(gòu)建的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可以進行化學(xué)反應(yīng)，表明它已經(jīng)正確識別出“分子筆跡”。

當給出未知數(shù)字時，這種所謂的“智能湯”將發(fā)生一系列反應(yīng)，并輸出兩個熒光信號，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器中開發(fā)人工智能，但其潛力是無可否認的?！卞X璐璐說，“類似于電子計算機和智能手機使人類比一百年前更有能力，人工分子機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，更好地保護環(huán)境。”與幾何形狀各異的手寫體一樣，每個分子手寫體的樣本，實際上都不是數(shù)字形狀。相反，每個分子數(shù)字由20個獨特的DNA鏈組成，這些DNA鏈選自100個分子，每個分子代表任一10×10圖案的單個像素。

這些DNA鏈在試管中混合在一起。對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九個類別，每個類別代表從1到9的九個可能的手寫體數(shù)字中的一個。首先，該團隊建立了一個DNA神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，用以區(qū)分手寫體數(shù)字6和7。然后他們測試了36個手寫體數(shù)字，試管神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)正確識別出了所有這些數(shù)字。從理論上說，該系統(tǒng)能夠?qū)⒊^1.2萬個手寫體6和7——這些數(shù)字的90％來自一個廣泛用于機器學(xué)習的手寫體數(shù)字數(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”的競爭策略

這一過程的關(guān)鍵，是利用DNA分子編碼“贏者通吃”的競爭策略。

在該策略中，在確定未知數(shù)字時，使用被稱為殲滅者的特定類型DNA分子來選擇優(yōu)勝者。

殲滅者與來自一個競爭者的一個分子和來自不同競爭者的一個分子形成復(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爭者的分子，直到剩下一個競爭者。

然后，獲勝的競爭者恢復(fù)到一個相當高的濃度，并產(chǎn)生指示網(wǎng)絡(luò)決策的熒光信號。

圖：獲勝競爭者濃度恢復(fù)到一個相當高水平，并產(chǎn)生表明網(wǎng)絡(luò)決策的熒光信號

接下來，該團隊制定了DNA神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)則，以開發(fā)一個更復(fù)雜、可以分類1到9的單個數(shù)字的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。該團隊現(xiàn)在計劃開發(fā)可以從添加到試管中的樣本中學(xué)習，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)