آیا هوش مصنوعی هم به خواب نیاز دارد؟

به گزارش کارگروه فناوری سایبربان؛ برخلاف انسان‌ها و دیگر مخلوقات که دارای سیستم عصبی مرکزی هستند، یکی از ویژگی‌های متمایز ابزارهای هوشمند عدم نیاز آن‌ها به خواب است. بااین‌حال ممکن است بعضی روزها توستر، خودرو، یخچال و هر وسیله دیگری که تحت تأثیر فناوری هوش مصنوعی قرارگرفته، نیاز به یک استراحت کوتاه‌مدت داشته باشد.

این نیاز زمانی اتفاق خواهد افتاد که سیستم‌های هوش مصنوعی که از مغز زنده تقلید می‌کنند، به طیف وسیعی از دستگاه‌ها وصل باشند؛ مانند دستگاه‌هایی که در حال حاضر به رایانه‌ها و ریزپردازنده‌های معمولی وصل می‌شوند تا در طول روز به ما کمک کنند. این مسئله، موضوع تحقیقات جدیدی است که در آزمایشگاه ملی Los Alamos وزارت انرژی آمریکا برای بررسی سیستم‌هایی انجام می‌شود که عملکرد آن‌ها شبیه به عملکرد نرون ها در مغز موجودات زنده است.

محققان زمانی به این موضوع پی بردند که در حال ساخت شبکه‌های نرونی بودند تا چگونگی یادگیری انسان و سایر سیستم‌های بیولوژیکی را بازسازی کنند. درواقع آن‌ها در حال بررسی این موضوع بودند که این شبکه‌های شبیه‌سازی‌شده چگونه به آموزش فرهنگ لغت بدون نظارت انسانی پاسخ می‌دهند. در این نوع فعالیت‌ها، شبکه‌ها، طبقه‌بندی اشیاء را بدون داشتن الگوریتم‌های قبلی انجام می‌دهند.

تصور کنید تصاویر زیادی از حیوانات عجیب‌وغریب را به یک کودک می‌دهید و از او می‌خواهید که تصاویر مشابه را باهم در یک گروه قرار دهد. به‌طور مثال یک کودک ممکن است نداند که بز کوهی چیست اما می‌تواند آن را در یک گروه جدا از شیرها یا پنگوئن‌ها قرار دهد. در حال حاضر این هوش مصنوعی که ما بر آن‌ها تحقیق می‌کنیم نیز این‌چنین است.

شاید برای معلم‌ها تعجب‌آور نباشد که محققان طی تحقیقات خود دریافتند که شبکه‌های نرونی ما پس از یک دوره آموزشی طولانی ناپایدار شدند؛ درحالی‌که وقتی همه‌ی شبکه‌ها را در معرض امواج شبیه به امواجی که مغز در هنگام خواب آن را تجربه می‌کند قراردادند، پایداری شبکه بازگردانده شد. این عمل دقیقاً مثل این بود که به شبکه‌های عصبی یک استراحت خوب و طولانی هدیه دهیم.

این نوع بی‌ثباتی برای همه‌ی شبکه‌های هوش مصنوعی اتفاق نمی‌افتد. این مسئله فقط هنگام آموزش پردازنده‌های واقع‌گرایانه‌ی زیست‌شناختی یا تلاش برای درک زیست‌شناسی به وجود می‌آید. اکثر محققان در زمینه‌ی یادگیری ماشینی، یادگیری عمیق و هوش مصنوعی هرگز با این بی‌ثباتی روبه‌رو نیستند زیرا در بسیاری از سیستم‌های مصنوعی موردمطالعه، عملیات‌های ریاضیاتی‌ای انجام می‌شوند که هیچ شباهتی با عملکرد نرون‌های زنده ندارند.

تصمیم محققان برای قرار دادن شبکه‌های واقع‌گرایانه‌ی زیست‌شناختی در معرض خواب مصنوعی تقریباً آخرین تلاش برای ایجاد ثبات در این شبکه‌ها بود. قبل از این کار، این شبکه‌ها خودبه‌خود تصاویری تولید می‌کردند که به نظر می‌رسید توهماتی بیش نباشند. محققان برای القای حالت خواب انواع مختلفی از نویزهای عددی شبیه به آنچه یک ایستگاه رادیویی تولید می‌کند را القا کردند. بهترین نتایج زمانی حاصل شد که از یک نویز با فرکانس و دامنه‌ی وسیع استفاده شد. این نویز شبیه به امواجی است که نورون‌های مغز در طول خواب با موج آرام دریافت می‌کنند؛ یعنی همان خواب عمیقی که انسان‌ها بدون آن نمی‌توانند زنده بمانند. نتایج حاصل‌شده نشان‌دهنده این بود که دستگاه‌های هوش طبیعی و مصنوعی برای تضمین ثبات یا عدم توهم به خوابی با امواج آرام نیاز دارند.

حالت‌های خواب در شبکه‌های عصبی بسیار متفاوت از حالتی است که کامپیوتر شما بعد از مدتی عدم فعالیت وارد آن می‌شود. یک رایانه‌ی معمولی که به حالت خواب‌رفته درواقع در حالت معلق قرارگرفته و تمام فعالیت‌های محاسباتی آن در زمان متوقف‌شده است. توصیه‌ی قدیمی متخصصان IT مبنی بر روشن و خاموش کردن کامپیوتر هنگام بروز مشکل در رایانه‌های شخصی ممکن است دستگاه شما را در معرض یک مرگ مغزی کوتاه‌مدت قرار دهد.

این نوع از حالت خواب هیچ کاری برای پایدار کردن این شبکه عصبی ناپایدار نخواهد کرد و درواقع چرخه‌ی انرژی، این شبکه را راه‌اندازی مجدد می‌کند و هرگونه آموزش قبلی را حذف می‌کند. پس درنتیجه یک فراموشی شدید به شبکه القا می‌کند.

حالت خواب در شبکه‌های عصبی و موجودات زنده، به معنی عدم فعالیت نیست بلکه نوع متفاوتی از فعالیت است که برای ادامه‌ی عملکرد صحیح سلول‌های عصبی بسیار مهم است.

محققان در حال بررسی یکی دیگر از مزایای خواب مصنوعی در شبکه‌های شبیه‌سازی‌شده خود هستند. هنگامی‌که یک شبکه شبیه‌سازی‌شده شروع به کار می‌کند؛ اغلب تعداد معدودی از نرون ها اصلاً کار نمی‌کنند. آن‌ها به این نتیجه رسیده‌اند که به نظر می‌رسد با استفاده از خواب مصنوعی می‌توان این نرون های بی‌کار در شبکه را دوباره فعال کرد.

ازآنجاکه شبکه‌های ساخته‌شده به دست محققان شباهت زیادی به سیستم‌های عصبی زنده دارند، احتمالاً تعجب‌آور نیست که آن‌ها نیز به‌اندازه ما به خواب احتیاج دارند. به همین ترتیب، ما انتظار داریم که سیستم‌های پیشرفته هوش مصنوعی به ما کمک کنند تا خواب و سایر ویژگی‌های سیستم‌های بیولوژیکی را به‌طور کامل درک کنیم. به‌عنوان‌مثال ممکن است در آینده یک توستر چرت زن تولید شود که علاوه بر صبحانه گرم، ابعاد جدیدی از عملکرد مغز انسان را هم ارائه دهد.