Chế tạo thành công neuron nhân tạo giống não người

Khoảng cách giữa bộ não sinh học của con người và bộ não điện tử đã thêm rút ngắn lại với neuron nhân tạo (neuron AI) vừa mới  được công bố vào hôm 3/8 tại Thụy Sĩ.

Theo Economist, một nhóm các nhà nghiên cứu do tiến sĩ Evangelos Eleftheriou tại phòng thí nghiệm của IBM tại Zurich (Thụy Sĩ) đã vừa cho công bố trên tạp chí khoa học Nature Nanotechnology rằng, họ đã chế tạo được một phiên bản nhân tạo (AI) có thể làm việc được mô phỏng theo neuron trong não người. Được biết, việc này dựa trên  ý tưởng về điện toán neuromorphic để chế tạo ra những cỗ máy có khả năng như não người được nhà khoa học máy tính Carver Mead đề xuất vào cuối những năm 1980.

Neuron là những tê bào thần kinh dạng mảnh, có nhiệm vụ truyền thông tin và là đơn vị cơ bản cấu tạo hệ thần kinh con người. Trước đó, nhiều dạng cơ bản của neuron nhân tạo đã xuất hiện xung quanh đời sống chúng ta ở dạng phần mềm, chẳng hạn như việc phục vụ quảng cáo trên website cho tới nhận dạng khuôn mặt trong post của Facebook. Tuy nhiên, đây là lần đầu tiên neuron nhân tạo xuất hiện ở dạng phần cứng để tiến hành chế tạo bộ não nhân tạo.

Trong bộ não con người, mỗi neuron đều liên kết với hàng chục, thậm chí hàng trăm neuron khác, tạo thành hệ thống phân nhánh hàng tỉ neuron để có thể truyền các tín hiệu điện tới và lui. Nếu một neuron nhận được một tín hiệu điện đủ mạnh từ một neuron khác về một kích thích nào đó thì nó sẽ ngay lập tức truyền tín hiệu tới các neuron đang có liên kết để thông báo. Trong trường hợp tín hiệu truyền tới không đủ mạnh hay diễn ra thường xuyên thì có thể neuron sẽ không phát tín hiệu đi.

Mô hình neuron nhân tạo của IBM.

Để có thể mô phỏng neuron, tiến sĩ Eleftheriou đã sử dụng một lớp màng làm từ hợp chất tên là germanium antinomy telluride được kẹp giữa hai điện cực. Được biết, germanium antinomy telluride thuộc vào loại vật liệu chuyển trạng thái, nghĩa là chất này có khả năng thay đổi trạng thái khi có dòng điện chạy qua. Ở trạng thái ban đầu, màng của neuron nhân tạo sẽ có dạng vô định hình và dẫn điện kém. Tuy nhiên, khi được dòng điện chạy qua thì màng của neuron sẽ kết tinh lại từ từ cho tới khi có thể dẫn điện. Điều này khá giống tính chất của neuron trên não người.

Tuy nhiên, thách thức lớn nhất đó là việc các neuron phải có tính chất không dự đoán được hay ngẫu nhiên. Điều đó nghĩa là, dù chỉ là một kích thích đầu vào thì đầu ra cũng sẽ không bao giờ cho ra những kết quả tương tự nhau. Điều này được cho là để giúp neuron có thể thích ứng và xử lí được trước những tình huống không thể hoàn thành được nếu có như dự đoán và lập trình từ trước như giải một bài toán bẫy được dùng trong công nghệ máy ảnh. Tiến sĩ Tuma trong nhóm nghiên cứu hi vọng với công nghệ làm chip hiện nay, kích thước của neuron nhân tạo sẽ ngày càng nhỏ hơn, có thể nhỏ tới mức nano và tiêu thụ ít pin hơn.

Hiện nay, IBM đã sản xuất được hơn 500 neuron nhân tạo. Theo tiến sĩ Eleftheriou, bước tiếp theo của kế hoạch sẽ là đưa các neuron nhân tạo vào mạng lưới trong một con chip duy nhất. Được biết, nhóm nghiên cứu nhiều khả năng sẽ tạo ra hai phiên bản chip từ neuron nhân tạo. Phiên bản nhỏ sẽ được thêm vào trong một cảm biến để giúp nó nhận biết mọi thứ thay đổi từ giọng nói, nhiệt độ cao bất thường hay nhịp tim của người dùng. Trong khi đó, phiên bản lớn sẽ có kích thước của một con chip tiêu chuẩn,  có tốc độ nhanh và sẽ được dùng để thực hiện các nhiệm vụ nhận diện như nhận diện giọng nói hay khuôn mặt trong các tòa nhà hay sự kiện.

Nguyễn Long