Kunstmatige intelligentie (KI) is wéér slimmer gebleken dan mensen. DeepMind, eigendom van Google, heeft een KI gebouwd die beter door een doolhof kan navigeren dan mensen.

De KI leerde navigeren met gegevens van knaagdieren die voedsel zoeken. Uiteindelijk ontwikkelde hij een zelfde soort strategie als mensen om zijn weg door het doolhof te vinden. Mensen en andere zoogdieren hebben speciale neuronen, zogeheten rastercellen, die ons helpen de weg te vinden als we door onze omgeving navigeren.

Voorbeelden van het vuurpatroon van verschillende rastercellen in een rat. In plaats van vierkantjes gebruiken rastercellen eigenlijk zesvlakken om de rasterpunten aan te geven, vandaar dit patroon. Bron: ‘Computational Models of Grid Cells’ 10.1016/j.neuron.2011.07.023

Die rastercellen vormen als het ware het coördinatensysteem van een kaart. Stel, je loopt door een kamer. Die kamer zou je kunnen indelen in aangrenzende vierkantjes van 1 bij 1 meter. Elke keer als jij langs het hoekpunt van zo’n vierkantje loopt, gaat er een rastercel signaaltjes afvuren. De cel houdt dus bij hoeveel afstand jij hebt afgelegd. Elke rastercel heeft zijn eigen patroon; een andere rastercel maakt bijvoorbeeld vierkantjes van 50 centimeter bij 50 centimeter. Door de informatie van verschillende rastercellen te combineren berekenen de neuronen waar je bent en hoe je van de ene locatie naar de andere kunt komen.

Verrassingen uit het vriesvak
LEES OOK
Verrassingen uit het vriesvak

Onderzoekers bij DeepMind en University College London hebben een KI gemaakt die leerde om datzelfde te doen. Ze trainden de KI in een virtuele vierkante omgeving te navigeren. Daarbij mocht de KI in eerste instantie de beste route afkijken bij naar voedsel zoekende knaagdieren die in zo’n omgeving navigeerden.

Toen de onderzoekers bekeken hoe de KI uiteindelijk door de omgeving navigeerde, zagen ze dat de elektrische activiteit van de KI eenzelfde patroon volgde als rastercellen. KI maakt wel vaker gebruik van ‘neurale netwerken’. De kunstmatige neuronen zijn net als biologische neuronen met elkaar verbonden en bepalen steeds of ze een signaal doorgeven of niet. Net als in de hersenen kunnen bijvoorbeeld sterkere verbindingen dan ervoor zorgen dat het netwerk iets leert. In dit geval ontwikkelden de kunstmatige neuronen dus een vuurpatroon zoals rastercellen dat ook doen.

‘De rastercellen die we vonden leken verrassend veel op de cellen die je in zoogdierhersenen ziet’, zegt Caswell Barry van University College London. ‘De KI-rastercel is net zo vergelijkbaar met een menselijke rastercel als een die je bij een rat zou kunnen vinden.’

Optimale rastercellen

LEESTIP Machines die denken. John Brockman Bestel in onze webshop

Om het de KI iets moeilijker te maken plaatsten de onderzoekers obstakels in de virtuele omgeving, en openden of sloten deuren. Ondanks die hindernissen lukte het de KI de snelste weg naar zijn bestemming te bepalen, zelfs als hij die route nog nooit eerder had afgelegd. De KI was zelfs beter in het vinden van kortere routes in de virtuele omgeving dan een professionele gamer.

Dat de KI deze cellen uit zichzelf ontwikkelde, wijst erop dat biologische evolutie er goed in is geslaagd het beste navigatiesysteem te ontwikkelen. ‘We willen weten in hoeverre het menselijk of dierlijk brein optimaal werkt. Dit onderzoek is een goede aanwijzing dat in elk geval de rastercellen goed geoptimaliseerd zijn’, zegt Chris Lucas van de University of Edinburgh. Tot nu toe werkte de KI in een virtuele omgeving. Dit systeem in een echte wereld laten werken kan nog wel een technische uitdaging zijn volgens Lucas.

De KI ontwikkelde ook cellen rondom de rastercellen die leken op andere types neuronen die belangrijk zijn bij navigatie. ‘Er zijn erg veel overeenkomsten tussen de KI en het stukje van het zoogdierenbrein dat betrokken is bij navigatie’, zegt Barry. ‘Dat doet ons sterk vermoeden dat we iets gemaakt hebben dat een betekenisvolle overeenkomst met het brein heeft.’

Het project vormt een mooie samenwerking tussen neurowetenschappen en machine learning (automatisch leren voor KI), zegt Andrea Banino van DeepMind. Biologische intelligentie kan ons vertellen hoe we KI’s moeten bouwen. Tegelijkertijd kunnen die kunstmatige neurale netwerken ons helpen om levende hersenen te bestuderen.

Mis niet langer het laatste wetenschapsnieuws en meld je nu gratis aan voor de nieuwsbrief van New Scientist.

Lees verder: