Naukowcy z Kalifornijskiego Instytutu Technicznego stworzyli sztuczną sieć neuronową, wykonaną z DNA, która potrafi identyfikować liczby napisane odręcznie. Nowa technologia rozwiązuje klasyczny problem uczenia maszynowego i demonstruje zdolność do programowania sztucznej inteligencji w syntetycznych obwodach biomolekularnych.

Sztuczne sieci neuronowe to modele matematyczne, inspirowane ludzkim mózgiem. W dalszym ciągu są dość ograniczone, ale posiadają zdolność do przetwarzania złożonych informacji. Tymczasem Lulu Qian, adiunkt bioinżynierii w Kalifornijskim Instytucie Technicznym, stworzyła sztuczną sieć neuronową z DNA i próbuje zaprogramować w niej inteligentne zachowania.

Człowiek posiada w swoim mózgu ponad 80 miliardów neuronów, dzięki czemu może podejmować wysoce wyrafinowane decyzje. Jednak mniejsze zwierzęta, np. glisty, mogą podejmować prostsze decyzje z pomocą zaledwie kilkuset neuronów. Lulu Qian postanowiła opracować obwody biochemiczne, które działają niczym mała sieć neuronowa, zdolna do klasyfikowania znacznie bardziej złożonych informacji, niż było to dotychczas możliwe.

Aby zademonstrować możliwości sztucznej inteligencji opartej o DNA, wykorzystano ją do rozpoznawania pisma ręcznego. Jest to duże wyzwanie dla dzisiejszych elektronicznych sztucznych sieci neuronowych. Tymczasem Lulu Qian i jej uczeń, Kevin Cherry wykazali, że sieć neuronowa, zbudowana ze starannie zaprojektowanych sekwencji DNA, może przeprowadzać reakcje chemiczne w celu dokładnego zidentyfikowania tzw. pisma molekularnego.

W przeciwieństwie do wizualnego pisma ręcznego, które różni się kształtem geometrycznym, każdy przykład pisma molekularnego nie przybiera kształtu liczby. Zamiast tego, każda liczba cząsteczkowa składa się z 20 unikalnych nici DNA, wybranych spośród 100 cząsteczek, z których każda jest przypisana do reprezentowania pojedynczego piksela w dowolnym wzorze 10 na 10. Te nici DNA mieszane są razem w probówce.

Na tym przykładzie, wykonana z DNA sieć neuronowa może przyporządkować molekularne pismo ręczne maksymalnie do dziewięciu kategorii, z których każda reprezentuje jedną z dziewięciu możliwych cyfr odręcznych od 1 do 9. Qian i Cherry zbudowali sieć neuronową DNA, aby prawidłowo rozróżniała szóstki i siódemki. W przeprowadzonych 36 testach, sztuczna inteligencja prawidłowo zidentyfikowała wszystkie cyfry.

Qian i Cherry docelowo chcą opracować sztuczne sieci neuronowe, które potrafiłyby się uczyć i tworzyć „wspomnienia” z przykładów dodanych do probówki. Dzięki temu można byłoby przygotowywać sztuczną inteligencję do wykonywania różnych zadań. Naukowcy chcieliby zastosować swoje obwody biomolekularne w medycynie, między innymi do przeprowadzania testów diagnostycznych bezpośrednio w środowisku molekularnym. Nowa technologia z pewnością ma o wiele więcej zastosowań, z których na dzień dzisiejszy nie zdajemy sobie jeszcze sprawy.

Wiadomość pochodzi z portalu tylkonauka.pl