هوش مصنوعی با کمبود خواب دچار مشکل می‌شود

به گزارش پیوست، یکی از ویژگی‌هایی که ماشین را از انسان و دیگر موجودات متمایز می‌کند عدم نیاز به خواب است. اما ممکن است توستر، ماشین، یخجال یا هرچیز دیگری که با هوش مصنوعی متحول شده، نیاز به کمی استراحت داشته باشد.

تغییر را زمانی شاهد خواهیم بود که سیستم‌های هوش مصنوعی شبیه به مغز در دستگاه‌های متعددی که در حال حاضر از کامپیتور معمولی و میکروپردازنده استفاده می‌کنند ورود پیدا کند؛ یا حداقل تحقیق تازه‌ای که از سوی آزمایشگاه ملی لوس آلاموس انجام گرفته است چنین چیزی را نشان می‌دهد. این تحقیق قصد داشت سیستم‌هایی که شبیه به نورون‌های مغز فعالیت‌ می‌کنند را بررسی کند.

یکی از مسئولان این آزمایش می‌گویند: «ما زمانی متوجه این موضوع شدیم که به ساخت شبکه‌های عصبی شبیه به انسان و دیگر سیستم‌های بیولوژیکی پرداختیم. ما در حال بررسی این موضوع بودیم که شبکه‌های شبیه‌سازی شده چه پاسخی به آموزش دیکشنری بدون نظارت انسانی خواهند داشت. در این فعالیت شبکه‌ها قرار بود اشیا را بدون دریافت مثالی برای مقایسه دسته بندی کنند. تصور کنید تصاویری از حیوانات را به کودکی بدهید و از او بخواهید موارد مشابه را دسته بندی کند. کودک شاید بز کوهی را نشناسد اما مطمئنا آن را در دسته‌ای جدای از ببر یا مثلا پنگوئن قرار خواهد داد.»

این مسئول ادامه می‌دهد: «شاید برای آموزگاران تعجب آور نباشد که همانند کودکان، شبکه‌های شبیه سازی شده ما نیز پس از دوره‌های طولانی یادگیری ناپایدار شدند. با این وجود وقتی این شبکه‌ها را در حالتی شبیه به امواج مغزی در هنگام خواب قرار دادیم، ثبات به این شبکه‌ها بازگردانده شد. درست مثل اینکه یک خواب طولانی را به شبکه‌های عصبی هدیه کردیم.»

او می‌گوید تمامی شبکه‌های هوش مصنوعی چنین بی‌ثباتی را تجربه نمی‌کنند. زمانی با این مشکل روبرو خواهیم شد که با پردازشگر‌های واقع گرایانه از لحاظ بیولوژیکی سر و کار داشته باشیم یا بخواهیم بیولوژی را درک کنیم. اکثر محققان حوزه یادگیری ماشینی، یادیگری عمیق و هوش مصنوعی با این نوع بی ثباتی روبرو نخواهند شد، در سیستم‌های بسیار مصنوعی نوعی فرایند‌های ریاضی انجام می‌گیرد که هیچ شباهتی با عملکرد نورون زنده نخواهد داشت.

به گفته این مسئول، در این تحقیق آن‌ها تقریبا به عنوان آخرین راه چاره به سراغ شبیه‌ساز خواب رفتند و برای پایدار کردن شبکه‌های واقع‌گرایانه بیولوژیکی آنها را در یک حالت شبیه به خواب انسان قرار دادند. پیش از آن مشخص بود بسیاری از تصاویری که این شبکه‌ها ارائه می‌کردند حاکی از توهم بود. مسئولان این آزمایش برای القای حالت خواب انواع مختلفی از نویز‌های عددی، تقریبا شبیه به آنچه ایستگاه رادیویی تولید می‌کند را امتحان کردند. بهترین نتیجه زمانی حاصل شد که از نویزی با فرکانس و دامنه وسیع استفاده کردند. این نویز شبیه چیزی است که اعصاب مغز در طول خوابی با موج آرام دریافت می‌کنند، همان خواب عمیقی که بدون آن قادر به حیات نخواهیم بود. نتایج نشان داد که سیستم‌های مصنوعی و طبیعی هر دو برای تضمین ثبات و جلوگیری از توهم به خوابی با موج آرام نیاز دارند.

حالت شبیه به خواب در این شبکه‌های عصبی بسیار با آنچه در صورت خاموش بودن کامپیوتر تجربه خواهد شد متفاوت است. زمانی که می‌گوییم یک کامپیتور معمولی به خواب رفته است در واقع یک انیمیشن را متوقف کرده‌ایم و زمان برای فعالیت محاسباتی متوقف شده است. توصیه «خاموش و روشن کردن» که متخصصان IT هنگام مشکلات عجیب و گیر کردن کامپیوتر می‌دهند، در واقع ماشین شما را وارد یک دوره کوتاه مرگ مغزی می‌کند.

این حالت خواب هیچ فایده‌ای برای یک شبکه عصبی ناپایدار نخواهد داشت. چرخه انرژی در واقع این شبکه را راه‌اندازی مجدد می‌کند و تمامی آموزش‌های قبلی فراموش خواهد شد. درست شبیه به یک فراموشی شدید. در شبکه‌های عصبی و البته موجودات زنده، خواب به معنای عدم فعالیت نیست، بلکه فعالیتی متفاوت است که برای عملکرد درست اعصاب ضروری است.

این مسئول می‌گوید:‌ «ما در ابتدای راه هستیم و باید دیگر مزایای این حالت خواب مانند را بررسی کنیم. معمولا در ابتدای شبیه سازی چند نورون در شبکه شبیه سازی شده اصلا قادر به فعالیت نخواهند بود. ما متوجه شدیم که القای این حالت شبیه به خواب باعث فعال شدن دوباره اعصاب غیرفعال خواهد شد.»

با گذشت زمان که محققان شبکه‌های بیشتری شبیه به سیستم عصبی می‌سازند، نیاز به خواب این شبکه‌ها باعث تعجب سازندگان خواهد شد. محققان انتظار دارند که سیستم‌های هوش مصنوعی پیچیده به درک بیشتر آن‌ها از خواب و دیگر ویژگی‌های سیستم بیولوژیکی کمک کنند. شاید توستر خواب‌ آلوی آینده علاوه بر گرم کردن غذای صبحانه نمای تازه‌ای از عملکرد مغز ارائه دهد.

منبع: scientificamerican