导弹防御系统,如何跟蜻蜓的大脑学习计算?
2024-06-15 来源:旧番剧
大数据文摘作品
编译:Mickey
作者:Frances Chance
多雨的夏季,蜻蜓最为常见,这些美丽的生物的飞行速度极快,狩猎能力也极为出色:蜻蜓狩猎的成功率捕获了高达 95% ,它们一天可以吃掉数百只蚊子。
这种狩猎能力吸引了不少研究中的注意,几十年来,各国机构都在尝试将蜻蜓设计用于监视无人机的设计中。不过,桑迪亚国家实验室的计算神经科学家Frances Chance,想要探寻的,是这个“微型狩猎机器”的大脑。
Frances对蜻蜓的大脑能够低功耗地完成高速计算的能力非常好奇,并就此展开了一系列猜想和神经网络构建。我们将她构建神经网络的心得文章编译如下,或许你也能从中获得一些对神经网络的新思考。
《从蜻蜓大脑中得到的启发》
虽然蜻蜓的大脑可能无法进行像“下围棋”这样的策略类游戏,但它们确实展示了一种战略形式:在猎物到达当前位置之前,就瞄准、拦截它的“盘中餐” 。这种“预判力”需要以极快的速度执行计算——蜻蜓通常只需要 50 毫秒就可以开始转动以响应猎物的动作。它可以同时跟踪头部和身体之间的角度,以便它知道哪个翅膀更快地扇动以在猎物前面转动。
考虑到单个神经元将其所有输入相加所需的时间(称为膜时间常数)超过 10 毫秒,蜻蜓的大脑执行的是一项非凡的工作。
蜻蜓只需要大约 50 毫秒就开始对猎物的动作做出反应。如果我们假设眼睛中的细胞需要 10 毫秒来检测和传输有关猎物的信息,另外 5 毫秒让肌肉开始产生力量,那么神经回路只剩下 35 毫秒来进行计算。鉴于单个神经元通常需要至少 10 毫秒来整合输入,因此底层神经网络可以至少有三层深。
那么,人类可以建立一个像蜻蜓拦截系统一样工作的神经网络吗?这种神经网络又有什么用途呢?