دانشمندان در نزدیکی تحقق یک رویا: قدرتمندتر از قوی‌ترین کامپیوترها، کم‌مصرف‌تر از یک لامپ معمولی!

سحر استاد رحیمی: محققان در تلاشند تا از مواد آلی نرم و انعطاف پذیر دستگاهی بسازند که بتواند مانند نورون های مغز عمل کند و روزی راهی برای برقراری ارتباط با مغز انسان بیابد. تراشه های نورومورفیک قابلیت کاشت در مغز انسان را دارند. این تراشه ها به ما این امکان را می دهند که سلاح های مصنوعی یا مانیتورهای کامپیوتر را با فکر کنترل کنیم.

مغز انسان یک ماشین محاسباتی شگفت انگیز با وزن حدود 1.5 کیلوگرم است. مغز می تواند اطلاعات را بسیار سریعتر از کامپیوترهای فوق سریع پردازش کند. همچنین مغز انسان هزاران برابر ظرفیت ذخیره اطلاعات را دارد. اما از طرفی مصرف انرژی آن لامپ 20 وات بیشتر نخواهد بود.

برخلاف رایانه‌های سنتی، تراشه‌های نورومورفیک می‌توانند سیگنال‌های الکتروشیمیایی را درست مانند نورون‌های مغز ارسال و دریافت کنند. به گفته آلبرتو سالیو، دانشمند دانشگاه استنفورد، مغز ما با مواد شیمیایی و انتقال دهنده های عصبی مانند دوپامین و سروتونین کار می کند و می تواند اطلاعات را به صورت الکتروشیمیایی منتقل کند.

بیشتر بخوانید:

سالیو و گروه دیگری از محققان که در مورد عملکرد نورون‌ها و سیناپس‌های مغز کنجکاو هستند، موفق به ساخت تراشه‌هایی از مواد بیولوژیکی شده‌اند که شباهت زیادی به ساختار نورون‌های مغز انسان دارند. این تراشه ها می توانند سیگنال های الکتریکی را مانند ترانزیستور تولید کنند و مانند سلول های مغزی اطلاعات را ذخیره کنند.

اما صرف نظر از نوع سازنده این مدارها، عملکرد آنها با تراشه های کامپیوترهای معمولی متفاوت است. در کامپیوترهای معمولی ابتدا اطلاعات به صورت صفر و یک شمارش می شود و سپس یک به یک به پردازنده ها منتقل می شود. اما این پیام به شکل دیگری در مغز انسان منتقل می شود. نورون های مغز همه سیگنال ها را دریافت می کنند، محاسبات را انجام می دهند، آنها را ذخیره می کنند و سپس پیام ها را منتقل می کنند.

محققان همچنین دستگاه‌هایی به نام حافظه‌ها ساخته‌اند که مانند نورون‌ها عمل می‌کنند. این پردازنده ها سیگنال های آنالوگ را دریافت می کنند و مستقیماً بر مقدار مقاومت دستگاه تأثیر می گذارند. در واقع این دستگاه ها گیرنده پیام، ماشین حساب و ذخیره اطلاعات هستند. به عنوان مثال، یک ممریستیو دو لایه ساده روی یک لایه ولتاژ دریافت می کند و بر یون های مثبت لایه دوم تأثیر می گذارد. لایه دوم به راحتی جریان را در جهت مورد نظر هدایت می کند.

این پردازنده ها می توانند جایگزین پردازنده های دیجیتال کامپیوترها شوند و اطلاعات را به صورت آنالوگ ذخیره کنند. در حال حاضر، بیشتر حافظه ها با استفاده از فناوری تراشه سیلیکونی ساخته می شوند که برخی از آنها به صورت تجاری برای سرعت بخشیدن به برنامه های هوش مصنوعی استفاده می شوند. این نوع پردازنده های آنالوگ سرعت بیشتری دارند و انرژی کمتری مصرف می کنند. و در آینده ای نه چندان دور، آنها قادر خواهند بود با مغز انسان ارتباط برقرار کرده و با آن تعامل داشته باشند.

فرانچسکو سانترو در حال حاضر در حال توسعه یک پردازنده در یکی از دانشگاه های آلمان است. این دستگاه می تواند اطلاعات ورودی را به یک سلول واقعی دریافت کند و با یادگیری از اطلاعات دریافتی میزان دوپامین تولیدی بین سلول ها را تنظیم کند.

تولید این پردازنده ها در نهایت به توسعه و بهبود مانیتورها و پروتزهای مغز برای انجام عملکردهایی مانند رانندگی کمک می کند. علاوه بر ماهیت بزرگ دستگاه های امروزی، انتظار می رود که چنین دستگاه هایی در برخی موارد قابلیت محاسبات خودکار برای افزایش سرعت پردازش و کنترل سیگنال های عصبی مغز داشته باشند.

منبع: علمی آمریکایی

5858