Biologiske nettverk av nerveceller fra hjernen kan lære oss å lage bedre datamaskiner, roboter og andre dataløsninger, mener forskere fra HiOA og NTNU.
Fakta
SOCRATES
SOCRATES (Self-Organizing Computational substRATES) is a long-term time horizon project seeking radical breakthroughs toward efficient and powerful data analysis available everywhere, from the simplest sensor node to the most complex supercomputer.

– Hva skjer når nevroner, nerveceller fra hjernen, reagerer på stimuli og skaper nye mønstre, spør førsteamanuensis Stefano Nichele ved Høgskolen i Oslo og Akershus (HiOA).

– Når vi forstår egenskapene til nevronene og deres nettverk, prøver vi å gjenskape de same mønstrene i kunstige datasystemer med svært små nanomagneter, som kan interagere med hverandre, forteller Nichele, som forsker på dette sammen med kolleger ved NTNU i prosjektet SOCRATES.

På denne måten kan det lages nye løsninger som fungerer på en helt annen måte enn dagens datamaskiner. Nevronene i hjernen behandler nemlig informasjon totalt forskjellig fra de datamaskinene som brukes i dag.

Viten og praksis illustrasjon
Skjermen viser aktivitet fra nevroner fra mikroelektrode-matrisen, med synlige elektriske utslag og signaler fra nevrokulturen.

Behov for mye større kapasitet

Dette er svært aktuelt, da det er behov for datamaskiner med mye større kapasitet, blant annet til nye teknologier som «Internet of things». Og for å finne ut av dette, utforsker forskerne den mest effektive datainnretningen vi kjenner til, nemlig hjernen vår.

I framtiden kan vi tenke oss datamaskiner som kan vokse, reparere skader, optimalisere energiforbruk og være energieffektive.

Nye typer datamaskiner

Hvis vi kan gjenskape egenskapene til de levende nevronene, trenger vi en annen type hardware i de kunstige datamaskinene.

Nanomagneter kan ha mange av de samme egenskapene som nevronene. De kan kommunisere og organisere seg selv, men de dør ikke som cellene gjør.

Men først må det forskes på biologiske celler.

For noen år siden var det vanlig å ta nevroner fra rottehjerner til forsøk. Med kunnskaper i bioteknologi kan vi nå lage nevroner fra stamceller.

Roboter styrt av nevroner

Foreløpige resultater fra forskningen til Nichele og hans kolleger gjør det nå mulig for en robot å gjennomføre enkle oppgaver med data fra nevroner, som for eksempel å unngå å krasje med veggene når den skal bevege seg, se eksempel på dette i en vitenskapelig artikkel de har skrevet, Towards Making a Cyborg.

Kan hjelpe folk med hjerneskade

Om prosjektet lykkes videre framover, kan det også gi gode medisinske gevinster. Hvis vi lærer mer om hvordan vi kan kommunisere med nevroner, hvordan cellene vokser og hvordan de reparerer seg selv, kan vi kanskje utvikle løsninger som kan hjelpe folk med hjerneskade til å få tilbake noe funksjonalitet.

Nichele og hans kolleger innen datateknologi samarbeider med nevrospesialister på St. Olavs hospital i Trondheim, som har en lab der nevroner og nevrokulturer kan dyrkes til forskningen.

Viten og praksis illustrasjon
Førsteamanuensis Stefano Nichele, HiOA, og professor Gunnar Tufte, NTNU, bruker maskinlæringsalgoritmer for å prosessere nevrodata.

– Viktigst er det å lære om forskjellen mellom et biologisk nettverk og et kunstig nettverk. Kunstige nettverk må så langt trenes, de lærer ikke av seg selv, slik biologiske nettverk kan

Stefano Nichele

SOCRATES er et prosjekt som kan gi gode og banebrytende resultater.

– Vi håper med denne forskningen å få bedre innsikt i hvordan biologiske nettverk fungerer i forhold til kunstige dataløsninger, sier Nichele.

I tillegg til midler fra Forskningsrådet til SOCRATES, har Stefano Nichele også fått strategiske midler fra Fakultet for teknologi, kunst og design (TKD) på HiOA til denne forskningen, som et «lighthouse»-prosjekt for å involvere flere fagmiljø på TKD.

Mer informasjon om prosjektet

SOCRATES-prosjektet

Twitter @SocratesNFR

Publisert 04.08.2017

Slutt