AI模拟大脑导航,学会像动物一样“抄近路”

▼AI模拟大脑导航,学会像动物一样“抄近路”

▼海草可能具备精准控制肠道细菌的潜力

▼GRACE-FO双星借助激光技术测量地球重力场

▼全球首例机器人辅助脊柱手术

▼科学家研发出能更好共享带宽的系统

AI模拟大脑导航

学会像动物一样“抄近路”

近日,DeepMind发布论文表示,他们训练出了一个AI智能体,具备“抄近路”的能力。科学家们在动物和人类大脑中找到了三种跟认路相关的细胞,分别是位置细胞、方向细胞和网格细胞。网格细胞能将整个空间环境划分成蜂窝状的六边形网格。

DeepMind团队猜想网格细胞可能参与矢量计算,辅助动物规划路径。团队首先用深度学习算法训练神经网络学习哺乳动物的觅食运动路径,利用线速度、角速度等信号在视觉环境中进行定位。随后,研究人员发现,一种类似于网格细胞活动特征的结构自动诞生了。

于是,该团队利用强化学习检验这种网格结构是否能够进行矢量导航。研究人员将之前自动出现的网格结构与一个更大型的神经网络架构结合成了人工智能体,置于虚拟现实的游戏环境中。经历强化学习后,该人工智能在游戏迷宫中向目的地前进的导航能力超越了一般人,能像哺乳动物一样寻找新路线和抄近路。

DeepMind团队相信,类似的研究方法还可以用来探索大脑听觉和控制四肢的机制。在更远的将来,神经科学家们甚至可以用人工智能代替小白鼠来做实验。同时也用人工智能体验证了哺乳动物大脑中的“网格细胞”对基于向量的导航有支持作用。

海草可能具备精准控制肠道细菌的潜力

斯坦福大学的研究人员们想要搞清,人类饮食如何改变肠道内的细菌数量,以及食用特定的食物是否有助于繁殖某些菌群。为此,研究人员首先追踪了一种为紫菜聚糖提供养料的肠道内特殊菌群。

然后,研究人员在小鼠身上进行研究发现,动物体内微生物群落中的细菌水平可以通过喂食不同数量的海草进行有效控制。而且,这些水平可以通过简单地增加或降低富含紫菜聚糖的食物数量来校准。

之后,研究人员将细菌中能够有效消化紫菜聚糖的基因提取出来,然后将其移植到另外一组没有该消化能力的同类型细菌种群中。在随后的实验鼠实验中,这种经过改造后的细菌也能起到有效控制肠道细菌的作用。

这项研究的最终目的是,开发出一种能精准作用于伤病的可服用药物

GRACE-FO双星

借助激光技术测量地球重力场

美国宇航局将于5月19号发射“重力恢复与气候实验的后续”任务(简称 GRACE-FO),旨在以前所未有的精度,绘制出地球的重力场。借助一种叫做“激光测距干涉”的新技术,两颗卫星将在五年时间里收集重力异常图,其精度是此前GRACE任务的十倍。

作为德美合作项目,GRACE-1号和GRACE-2号于2002年发射升空,以密集队列的形式在近地轨道上运行着。其采用了微测距系统,能够以微米级精度测量两者的间距(头发丝直径的1/N)。

系统还结合了GPS追踪数据、星体追踪器的姿态数据、以及一个加速度计,以消除大气阻力、轨道衰减、太阳风压力等外部因素的干扰,为两者提供精确的速度和距离记录

通过这样做,科学家们可以测量每一次加减速的速度,以应对地球上的质量变化。当飞船绘制出山脉结构、地壳下岩浆变化、地震影响、以及全球水和冰盖流动时,这样的异常就像X-射线进入了行星的内部。

全球首例机器人辅助脊柱手术

外科手术机器人能够做到即便是最熟练的医生也无法做到的事情,宾夕法尼亚大学的一场手术就提供了一个教科书般的例子。该校已经证实,他们进行了有史以来第一次机器人辅助的脊柱手术。

手术过程中使用达芬奇机械臂移除病人诺亚·佩尼科夫一个罕见的肿瘤,这个肿瘤刚好长在其脊柱和头骨连接处。这台为期两天的手术在2017年8月进行,最初,神经外科医生用超声波切割脊椎,然后让机器人通过佩尼科夫的嘴巴清除肿瘤。

研究小组随后使用了一些佩尼科夫的骨头来重建他被切除的脊柱。在这种情况下,使用机器人尤其重要。因为外科医生不小心的话,病人的脊椎很可能会破坏,这会致其瘫痪或失去重要的功能。同时,医生还必须确保切除了整个肿瘤,以免它重新长回来。

科学家研发出能更好共享带宽的系统

即使只有有限的可用带宽,但用于传输和接收数据的无线移动设备的数量在不断增加。为了防止信号相互干扰,科学家们复制了一种穴居鱼所使用的系统。

“玻璃刀鱼”产生频率相似的信号,那么这些信号将互相干扰。为了防止这种情况发生,玻璃刀鱼使用称为干扰避免响应(JAR)的“神经算法”。通过这种方式,每条鱼都能检测到附近其他鱼的电信号,如果这些信号的频率太接近鱼类自己的频率,鱼就会自动调整信号频率,以免干扰。

由美国佐治亚大学助理教授Mable P. Fok领导的一个团队,使用现有的称为半导体光放大器(SOA)的光学组件复制了该系统。它识别发射信号的属性,然后检查是否有其他检测到的信号有可能堵塞干扰它。

如果它确实有这种潜力,那么SOA会改变自己信号的频率,以避免干扰。它甚至可以确定检测到的信号的频率是否高于或低于其自身的频率,然后使其信号向相反的方向传递。科学家已经成功地在电磁频谱的微波区域使用干扰信号对系统进行测试,通常用于蓝牙等局域无线网络。

MIANZI JINGXUAN

  • 发表于:
  • 原文链接http://kuaibao.qq.com/s/20180511B20CMS00?refer=cp_1026
  • 腾讯「云+社区」是腾讯内容开放平台帐号(企鹅号)传播渠道之一,根据《腾讯内容开放平台服务协议》转载发布内容。
  • 如有侵权,请联系 yunjia_community@tencent.com 删除。

扫码关注云+社区

领取腾讯云代金券