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Article (Périodiques scientifiques)
Online Learning in a Chemical Perceptron
BANDA, Peter; Teuscher, Christof; Lakin, Matthew R.
2013In Artificial life, 19 (2), p. 195-219
Peer reviewed
 

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Mots-clés :
perceptron; artificial chemistry; chemical reaction network; learning; adaptation; robustness; chemical computing
Résumé :
[en] Autonomous learning implemented purely by means of a synthetic chemical system has not been previously realized. Learning promotes reusability and minimizes the system design to simple input-output specification. In this article we introduce a chemical perceptron, the first full-featured implementation of a perceptron in an artificial (simulated) chemistry. A perceptron is the simplest system capable of learning, inspired by the functioning of a biological neuron. Our artificial chemistry is deterministic and discrete-time, and follows Michaelis-Menten kinetics. We present two models, the weight-loop perceptron and the weight-race perceptron, which represent two possible strategies for a chemical implementation of linear integration and threshold. Both chemical perceptrons can successfully identify all 14 linearly separable two-input logic functions and maintain high robustness against rate-constant perturbations. We suggest that DNA strand displacement could, in principle, provide an implementation substrate for our model, allowing the chemical perceptron to perform reusable, programmable, and adaptable wet biochemical computing.
Disciplines :
Sciences informatiques
Chimie
Auteur, co-auteur :
BANDA, Peter ;  Portland State University > Department of Computer Science
Teuscher, Christof
Lakin, Matthew R.
Co-auteurs externes :
no
Langue du document :
Anglais
Titre :
Online Learning in a Chemical Perceptron
Date de publication/diffusion :
2013
Titre du périodique :
Artificial life
Maison d'édition :
MIT Press
Volume/Tome :
19
Fascicule/Saison :
2
Pagination :
195-219
Peer reviewed :
Peer reviewed
Focus Area :
Computational Sciences
Disponible sur ORBilu :
depuis le 16 mars 2016

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