Một nơ-ron đơn lẻ có thể là siêu máy tính, nghiên cứu Trung Quốc phát hiện
Trong nhiều thập kỷ, bức tranh tiêu chuẩn về cách não bộ suy nghĩ là một mạng lưới gồm nhiều nơ-ron đơn giản như những chấm nhỏ truyền tín hiệu qua lại cho đến khi tính toán bằng cách nào đó xuất hiện. Một nghiên cứu mới của các nhà nghiên cứu Trung Quốc thách thức bức tranh đó: theo họ, một nơ-ron đơn lẻ hoàn toàn không phải là một nút đơn giản. Các sợi nhánh phân nhánh của nó tương đương với một “siêu máy tính” có khả năng tự thực hiện tính toán nhận thức tiên tiến.
Công trình đến từ nhóm do Xu Ninglong, nhà nghiên cứu tại Trung tâm Xuất sắc về Khoa học Não bộ và Công nghệ Trí tuệ thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, có trụ sở tại Thượng Hải, dẫn đầu. Các phát hiện được công bố trực tuyến ngày 16 tháng 10 trên Science, một trong những tạp chí khoa học tổng hợp được trích dẫn nhiều nhất thế giới.
“Nó giống như công việc của một số máy tính được nối mạng với nhau — một ‘sợi nhánh’ siêu máy tính đơn lẻ có thể làm được điều đó”, Xu nói, theo một báo cáo trên Science and Technology Daily, tờ báo của Bộ Khoa học và Công nghệ Trung Quốc. Sợi nhánh là những nhánh giống như cây vươn ra từ thân nơ-ron và tiếp nhận tín hiệu đến, một đặc điểm quen thuộc trong mọi sơ đồ về tế bào thần kinh.
Trong mô hình truyền thống, một nơ-ron tổng hợp các tín hiệu đến tại nhiều khớp thần kinh của nó và phát xung nếu tổng vượt ngưỡng — một nhiệm vụ khá khiêm tốn cho mỗi tế bào, với trí thông minh thực sự xuất hiện từ số lượng lớn các kết nối. Nghiên cứu mới cho thấy bản thân các sợi nhánh thực hiện xử lý đáng kể trước khi bất kỳ tín hiệu nào đến thân tế bào, thực chất là chạy một phép tính bên trong một tế bào.
Hàm ý vượt ra ngoài khoa học thần kinh cơ bản. Hiểu cách các nơ-ron sinh học tính toán hiệu quả như vậy từ lâu đã là nguồn cảm hứng cho các kỹ sư máy tính đang cố gắng chế tạo những cỗ máy có khả năng cao hơn và tiết kiệm năng lượng hơn, cũng như cho các nhà nghiên cứu đang cố gắng hiểu việc học, trí nhớ và bệnh thần kinh ở cấp độ từng tế bào.
Phát hiện này cũng phù hợp với một xu hướng rộng hơn trong khoa học não bộ Trung Quốc, nơi các nhà nghiên cứu đã đầu tư mạnh vào các kỹ thuật hình ảnh, ghi lại và mô hình hóa cho phép họ quan sát các nơ-ron sống đang hoạt động. Việc có thể chứng minh tính toán bên trong một sợi nhánh đơn lẻ đòi hỏi cả những thí nghiệm tinh tế và mô hình lý thuyết nghiêm túc.
Nghiên cứu được đưa tin như một trong những câu chuyện khoa học hàng đầu trong ngày trên truyền thông Trung Quốc, được định hình như một sự viết lại giả định sách giáo khoa chứ không phải một kết quả gia tăng. Đối với công chúng, điểm mấu chốt rất đơn giản: các khối xây dựng của não bộ có thể thông minh hơn nhiều so với những gì sơ đồ tiêu chuẩn gợi ý, và ranh giới giữa “một tế bào” và “một mạng lưới” mờ nhạt hơn các nhà khoa học từng nghĩ.
Các câu hỏi vẫn còn, như với bất kỳ kết quả mới nào. Tính toán sợi nhánh này được sử dụng rộng rãi đến đâu trên các vùng não và loài, và nó đóng góp như thế nào vào hành vi thực tế, sẽ cần nhiều năm nghiên cứu tiếp theo. Nhưng bản thân tuyên bố đã rất nổi bật: nếu một nơ-ron đơn lẻ có thể chạy một phép tính nhận thức, thì ước tính hàng chục tỷ nơ-ron của não bộ đại diện cho sức mạnh tính toán lớn hơn nhiều so với những gì mô hình cũ ghi nhận.