Представьте: вы едете по горной дороге и внезапно попадаете в густой туман. Вы инстинктивно реагируете — обостряете зрение, прищуриваетесь, чтобы разглядеть очертания встречных машин. Люди отлично справляются с такими резкими изменениями, но для беспилотного автомобиля, которым управляет современная система на основе ИИ подобная ситуация может легко закончиться катастрофой.
Специалисты Университета Валенсии нашли решение этой проблемы, позаимствовав у природы механизм, который миллионы лет эволюции оттачивали в человеческом мозге. Нейроны в нем не работают поодиночке — они постоянно «подстраиваются» друг под друга в процессе, который нейробиологи называют делительной нормализацией. Проще всего представить это как автоматическую регулировку громкости сигнала.
Если участок поля зрения слишком темный — условно, черная машина ночью — соседние нейроны как бы «прибавляют громкость», усиливая слабые детали. Если наоборот слишком ярко — «убавляют», чтобы не ослепнуть. Именно эта динамическая подстройка позволяет нам видеть и в полумраке, и при ярком солнце.
Вместо того чтобы обучать ИИ-модели на миллионах изображений всех возможных дорожных условий, ученые решили имитировать этот биологический процесс. Они обработали изображения с помощью наиболее широко используемых ИИ-моделей, добавив слои для имитации механизма «регулировки громкости», который использует наш мозг. Фактически, авторы разработки заставили искусственные нейроны общаться друг с другом и адаптироваться к окружающей среде, как это делают наши собственные мозги.
Для проверки обе версии ИИ — стандартную и модифицированную — подвергли серии тестов, используя базы данных реального вождения в европейских городах, изображения ночной езды, сделанные в Швейцарии, и несколько виртуальных симуляторов вождения с разными уровнями тумана, темноты и освещенности.
Оказалось, что после обучения оба типа ИИ-моделей могли прекрасно управлять автомобилем, но как только появлялись туман и темнота, немодифицированная система начинала давать сбои, теряя способность отличать автомобили от зданий и даже от самой дороги. ИИ-система, которая имитировала биологический механизм работы нейронов, напротив, показала устойчивость: даже в тумане или полной темноте она работала более чем на 20% лучше обычной версии.
Внутренний анализ показал, что новая система делала именно то, что ожидалось — улавливала и усиливала детали транспортных средств, скрытых в тумане, которые иначе были бы невидимы. «Теперь мы видим, что ключ к созданию более безопасного, устойчивого и адаптивного искусственного интеллекта может быть ближе, чем кажется», — отмечают авторы исследования. Иногда не нужны более мощные компьютеры или огромные массивы данных — достаточно обратить внимание на миллионы лет эволюции, создавшей наш мозг.
Ранее ученые создали искусственный синапс: он различает цвета и работает автономно.