ENGINEERINGNET.BE - Onderzoekers Regina Luttge en Bert de Vries van TU Eindhoven gaan een apparaat bouwen waarin hersencellen samenwerken met een op silicium gebaseerde computer, om in de toekomst bij te dragen aan zuinige draagbare devices, Internet of Things-apparaten en geavanceerde controlesystemen met AI-technologie.
Aan de hersenkant van het microfluïdische Brain-on-Chip-apparaat worden circa 1.000 hersencellen geplaatst. Daar zullen de cellen kleine neurale circuits vormen, dankzij een gecompartimenteerd microfluïdisch systeem. Om de cellen in leven te houden, worden ze voorzien van water, voedingsstoffen en een incubatie-omgeving die ze nodig hebben om langere tijd gezond te blijven.
"De cellen zouden na zo'n drie weken voldoende uitgerijpte neurale netwerken moeten vormen. Zodra de kleine neurale netwerken zich vormen en hervormen, zijn de hersencellen klaar om te 'praten' met de silicium-computer", zegt Luttge.
Voor het Bayesiaanse gedeelte maakt het team gebruik van een computer op siliciumbasis die problemen op basis van Bayesiaanse gevolgtrekkingen oplost. De onderzoekers starten het project met dit zuiver op silicium gebaseerde apparaat.
"We beginnen met een 100% silicium-gebaseerde Bayesiaanse computer en gebruiken die om een eenvoudige real-time regeltaak op te lossen, zoals het omgekeerde slingerprobleem", zegt De Vries.
Het omgekeerde slingerprobleem dient als het validatieprobleem voor de apparaten die onderdeel uitmaken van BayesBrain. Het komt overeen met het balanceren van een stok op een bewegend platform en is een klassiek probleem dat wordt gebruikt bij reinforcement learning, een trainingsmethode voor machine learning waarbij gunstige uitkomsten worden beloond en ongunstige worden bestraft.
"Zodra de siliciumkant van het apparaat de omgekeerde slinger in evenwicht houdt, beginnen we met het overbrengen van een deel van de rekenbelasting van de siliciumkant naar de hersencellenkant van het apparaat", zegt De Vries.
Deze benadering is afhankelijk van de ontwikkeling van een interface die de hersencellen in staat stelt met de siliciumcomputer te praten, en vice versa.
"De communicatie-interface is misschien wel het grootste probleem dat in dit project moet worden opgelost. Zonder deze interface kunnen de hersencellen de rekenlast niet verdelen", voegt Luttge toe.
