Baru-baru ini, Google dan Max Planck Institute of Neurobiology telah menerbitkan makalah blockbuster dalam "Metode Alam", menggunakan algoritma jaringan saraf berulang untuk secara otomatis merekonstruksi kelompok neuron yang terhubung, tidak hanya Grup koneksi melakukan pencitraan visual resolusi tinggi, dan akurasinya telah ditingkatkan dengan urutan besarnya, membawa terobosan baru untuk penelitian grup koneksi.
Menggambar struktur jaringan saraf dalam sistem saraf - sebuah bidang studi yang disebut "connectomics" - tidak diragukan lagi intensif secara komputasi.
Di otak manusia, ada sekitar 86 miliar neuron yang dihubungkan oleh 100 triliun sinapsis, dan pencitraan satu milimeter kubik jaringan otak dapat menghasilkan lebih dari 1.000 terabyte data (1 miliar foto).
Menurut buku "Connectivity: Making You Unique", connectomics adalah subjek yang menganalisis mekanisme operasi otak dengan menganalisis koneksi dan organisasi neuron. Koneksionisme percaya bahwa mekanisme kerja otak terkandung dalam koneksi neuron. Jika ada sambungan sinapsis antara dua neuron, maka kedua neuron itu "terhubung". Melalui sinapsis, satu neuron dapat mengirimkan informasi ke neuron lain.
Lei Feng Net Catatan: Struktur neuron
AI membantu pencitraan yang divisualisasikan dari grup koneksi neuron, meningkatkan akurasi berdasarkan urutan besarnya
Untuk melihat kelompok koneksi, para ilmuwan telah melalui berbagai eksplorasi. Ini lebih umum digunakan untuk menodai jaringan otak, dan kemudian mengamati irisan otak dengan mikroskop elektron, untuk memperoleh sejumlah besar informasi spesifik tentang koneksi neuron, dan kemudian digabungkan untuk membentuk seluruh informasi jaringan saraf otak, tetapi itu harus diatasi dalam operasi khusus. Banyak kesulitan, memakan banyak tenaga dan sumber daya material. Yang kedua adalah mengamati otak yang hidup melalui MRI (resonansi magnetik nuklir), tetapi resolusinya rendah, hanya milimeter.
Jika kita dapat melakukan pencitraan visual resolusi tinggi dari informasi koneksi sinaptik dan informasi grup koneksi di otak, maka akan menjadi jelas apakah otak seseorang sekilas rusak, dan pengobatan yang ditargetkan untuk beberapa penyakit otak yang sulit akan menjadi mungkin.
Pada tanggal 16 Juli, dalam sebuah artikel yang diterbitkan di jurnal Nature Methods berjudul "Rekonstruksi Neuron Otomatis Presisi Tinggi dengan Jaringan Pengisian Banjir" (Rekonstruksi Neuron Otomatis Presisi Tinggi dengan Jaringan Pengisian Banjir) Dalam makalah tersebut, para ilmuwan dari Google dan Max Planck Institute of Neurobiology (Max Planck Institute of Neurobiology) mendemonstrasikan algoritma jaringan saraf berulang (algoritma pembelajaran mesin yang biasa digunakan untuk pengenalan tulisan tangan dan ucapan), dirancang untuk menghubungkan kelompok. Dibuat khusus untuk analisis akademis.
Peneliti Google bukanlah yang pertama menerapkan pembelajaran mesin ke connectomics. Pada bulan Maret tahun ini, Intel bekerja sama dengan Laboratorium Ilmu Komputer dan Kecerdasan Buatan dari Institut Teknologi Massachusetts untuk mengembangkan sistem pemrosesan citra otak "generasi berikutnya". Tetapi Google mengklaim bahwa model mereka lebih akurat daripada teknologi pembelajaran mendalam sebelumnya yang dirilis oleh perusahaan termasuk Intel. Ditingkatkan dengan urutan besarnya .
Lei Feng Net Catatan: Algoritme Google melacak sinapsis 3D di otak burung penyanyi
Gunakan algoritme Flood-Filling Networks untuk segmentasi gambar 3D
Melacak jaringan saraf dalam data mikroskop elektron skala besar adalah metode umum segmentasi gambar. Algoritme tradisional membagi proses ini menjadi setidaknya dua langkah: menggunakan detektor tepi atau pengklasifikasi pembelajaran mesin untuk menemukan batas antara jaringan saraf, dan kemudian menggunakan algoritme seperti aliran air atau pemotongan grafik untuk mengelompokkan piksel gambar yang tidak tersegmentasi oleh batas.
Pada 2015, peneliti mulai mencoba metode alternatif berdasarkan jaringan saraf berulang yang menggabungkan dua langkah ini. Algoritme memperbaiki titik pada piksel tertentu, lalu menggunakan jaringan saraf konvolusional siklik untuk "mengisi" area secara berulang. Jaringan saraf dapat memprediksi piksel mana yang sama dengan piksel aslinya.
Catatan bersih Lei Feng: Jaringan Pengisian Banjir untuk menyegmentasikan objek dalam 2D
Tetapkan akurasi pengukuran panjang lari yang diharapkan
Sejak 2015, para peneliti telah berkomitmen untuk menerapkan metode baru ini ke kumpulan data besar yang terhubung dan mengukur keakuratannya secara ketat.
Untuk menguji keakuratannya, tim peneliti menetapkan indikator "expected run length" (ERL), memilih neuron secara acak dari gambar 3D otak dan melacaknya, dan kemudian mengukur jarak yang dilacak algoritme tersebut sebelum membuat kesalahan.
Lei Feng.com Catatan: Garis biru mewakili hasil pengukuran ERL; garis merah mewakili "tingkat penggabungan", yaitu frekuensi di mana dua neuron independen salah dikira sebagai target untuk pelacakan
Tim peneliti melaporkan bahwa setelah pemindaian otak terhadap 1 juta mikron kubik otak finch zebra dan pengukuran ERL, model tersebut tampil "jauh lebih baik" daripada algoritme sebelumnya.
Lei Feng Net Catatan: Menggunakan algoritma jaringan flooding untuk secara otomatis merekonstruksi neuron otak finch zebra
"Hasil otomatisasi ini dikombinasikan dengan sejumlah kecil investasi manusia tambahan dapat menghilangkan kesalahan residual. Peneliti di Max Planck Institute sekarang dapat mempelajari kelompok koneksi burung penyanyi untuk mendapatkan wawasan baru, seperti bagaimana kutilang zebra bernyanyi dan bagaimana Belajar menyanyi, "Viren Jain dan Michal Januszewski, penulis makalah ini, menulis dalam sebuah posting blog.
Selain makalah, tim juga merilis kode TensorFlow model di Github, serta perangkat lunak WebGL 3D yang mereka gunakan untuk memvisualisasikan kumpulan data dan meningkatkan hasil rekonstruksi. Mereka berencana untuk meningkatkan sistem ini di masa mendatang untuk sepenuhnya mengotomatiskan proses resolusi sinapsis dan "memberikan bantuan untuk proyek-proyek Institut Max Planck dan lembaga lainnya."
via: venturebeat; googleblog; alam
- UNDEFEATED versi baru dari seri sandal dan kaus kaki dirilis! Musim panas yang panas membuatmu sulit untuk menolak!
- Mungkin karena karir percintaan mereka yang salah tempat. Apakah zombie juga harus memperhatikan Feng Shui?
- Xingjue mengalahkan Thanos dan menyelesaikan reuni 4 film "Fighting Nation Cultivation" sekarang dengan lelaki tua yang sama
- Penjualan telepon seluler telah meningkat lebih dari 60% tahun-ke-tahun, dan persaingan merek semakin ketat.
- Sonos meluncurkan Sonos Beam di Tiongkok, dan mengumumkan beberapa kerjasama strategis suara Tiongkok
- Feminisme sejati atau tidak ada batas bawah? Bagaimana "pemimpin opini wanita" Mi Meng membuat dirinya "tidak bereinkarnasi"
- Mid laner Ming Zoe bertemu dengan saudara perempuan pedang Jin Canyi, dan statistik 1-9-nya menghibur teman-teman air!