OIST: по подобию мозга мухи создали алгоритм для классификации запахов
Исследователи из Окинавского института науки и технологий (OIST) создали алгоритм для распознавания запахов, вдохновленный устройством обонятельной системы плодовой мухи. Разработка показала высокую точность и может в будущем использоваться в системах контроля загрязнения воздуха, безопасности продуктов и обнаружения взрывчатых веществ. Результаты опубликованы в журнале Neuromorphic Computing & Engineering.
Для создания алгоритма ученые смоделировали обонятельную систему мухи-дрозофилы в виде трехслойной сети. Мозг этого насекомого содержит около 140 тыс. нейронов и считается одним из наиболее подробно изученных среди животных. В разработке OIST входные сигналы случайным образом и разреженно передаются на промежуточный слой из 1 тыс. нейронов, активируя только небольшую их часть для каждого запаха. Получившийся набор активных нейронов служит своеобразным «штрихкодом» запаха.
Алгоритм под названием Spi-Fly протестировали на двух наборах экспериментальных данных о запахах и сравнили с другими методами классификации. Он показал лучший результат при обучении на небольшом числе примеров: системе было достаточно нескольких образцов, чтобы научиться различать запахи. Кроме того, алгоритм мог обучаться непрерывно — добавлять новые запахи, не забывая уже изученные. Такая проблема, известная как катастрофическое забывание, характерна для многих стандартных методов машинного обучения.
Разработка пока уступает лучшим традиционным алгоритмам машинного обучения в ряде задач и требует дополнительных испытаний. В частности, ученым предстоит проверить, насколько хорошо Spi-Fly сможет распознавать запахи в реальных условиях, где одновременно присутствует множество веществ.
В перспективе Spi-Fly планируют объединить с аппаратными системами для распознавания запахов, которые разрабатывают исследователи Кильского университета в Германии. Такая система может стать основой искусственного «носа» для обнаружения взрывчатых веществ и наркотиков, оценки уровня аллергенов и контроля безопасности продуктов.
Ранее ученые оцифровали мозг мухи-дрозофилы.