רשתות עצביות מלאכותיות לומדות טוב יותר כאשר מאומנים עם נתונים ביולוגיים

היכולת לחזות במדויק תנועות חיונית לא רק לבני אדם ובעלי חיים, אלא גם עבור יישומי AI רבים – החל מנהיגה אוטונומית ועד רובוטיקה. חוקרים באוניברסיטה הטכנית במינכן (TUM) גילו כעת כי רשתות עצביות מלאכותיות יכולות לבצע משימה זו טוב יותר כאשר הם מאומנים עם נתונים ביולוגיים מפיתוח המערכת החזותית המוקדמת.

בין אם בעכברים, בחתולים או בבני אדם: עוד לפני שחוליות פוקחים את עיניהם, תוכנית אימונים מובנית מתחילה ברשתית – ללא תלות בגירויים חיצוניים. דפוסי פעילות ספונטניים מתפשטים בתנועות דמויי גל על ​​הרקמה העצבית של העין. פעילות עצבית זו, המכונה "גלי רשתית", מרכזת את החיווט המוקדם בין הרשתית למערכת הראייה של המוח. במובן מסוים העין מתחילה לתרגל חזון לפני שהיא נתקלת בעולם האמיתי.

חוקרים ב- TUM הראו כעת כי רשתות עצביות מלאכותיות – המחקות את תפקוד המוח – יכולות גם להפיק תועלת מסוג זה של אימונים מקדימים.

רשתות עצביות מלאכותיות מאומנות בדרך כלל באמצעות נתונים הדומים מקרוב למשימה שהם נועדו לבצע. כאשר נצפים באנלוגיה לאופן בו מערכת הראייה מתפתחת באורגניזמים חיים, תהליך הלמידה שלהם מתחיל רק כאשר העיניים פוקחות. לקחנו השראה מהטבע ושילבנו שלב לפני הכשרה, המקביל לזה במערכת הוויזואלית הביולוגית, לאימוני רשתות עצביות. "

Julijana Gjorgjieva, פרופסור למדעי המוח החישוביים ב- TUM

אימון מראש מוביל לתחזיות מהירות ומדויקות יותר

בשלב הראשון, הצוות חקר האם לאימונים עם גלי רשתית יש השפעה כלשהי על הביצועים של רשת עצבית. לשם כך, הם אימנו רשתות שונות בדרכים שונות: קבוצה אחת של רשתות עברה אימונים מראש באמצעות נתוני גל רשתית מעכבר. לאחר מכן, הרשתות הללו הוכשרו באמצעות סרט אנימציה המדמה את נקודת המבט של עכבר העובר במסדרון צר מרופד בתבניות גיאומטריות שונות. קבוצה אחרת של רשתות הוכשרה רק באמצעות סרט האנימציה – ללא אימון מראש.

המשימה הייתה זהה לכל הרשתות: הם נאלצו לחזות במדויק כיצד יתפתחו הדפוסים הוויזואליים על קיר המסדרון המדומה. הרשתות שהוכנסו מראש עם גלי רשתית ביצעו את המשימה במהירות ובמדויק יותר מאלו ללא אימון כזה לפני כן. כדי לשלול את האפשרות שהביצועים הטובים יותר נבעו פשוט כתוצאה מתקופת אימונים ארוכה יותר, החוקרים ערכו סבב ניסויים נוסף בו קיצרו את הזמן שהושקע באימוני הרשתות שהוכשרו לפני האנימציה. זה הבטיח שלכל הרשתות היה אותו משך אימונים כולל. גם אז, הרשתות שהוכשרו מראש הצליחו לבצע את האחרים במהירות ובדיוק.

ביצועים טובים יותר אפילו עם צילומי עולם אמיתי

בשלב אחרון, הקבוצה הגדילה את רמת הקושי. הם אימנו את הרשתות בעזרת קטעי צילום בעולם האמיתי שנלכדו מנקודת מבטו של חתול משוטט עם מצלמת פעולה, ומראים מה החתול רואה. איכות הווידיאו הייתה נמוכה יותר מאשר באנימציה, והתנועות היו מורכבות יותר. עם זאת, שוב, הרשתות שהוכשרו מראש עם גלי רשתית הצליחו את כל האחרים.