يمكن أن تؤدي هذه التقنية إلى تطوير أجهزة كمبيوتر نيومورفية من شأنها تسريع الحوسبة المعرفية وتحليل الكمية الكبيرة من المعلومات المجمعة في "إنترنت الأشياء".
نجح علماء شركة IBM، لأول مرة، في إنشاء خلايا عصبية متصاعدة باستخدام مواد ثنائية الطور لتخزين المعلومات ومعالجتها. يمثل هذا الإنجاز خطوة مهمة نحو تطوير التقنيات العصبية، وخاصة الكثيفة والموفرة للطاقة، لاستخدامها في التطبيقات المعرفية.
واستلهامًا من بنية الدماغ البشري وطريقة عمله، افترض العلماء، لعقود من الزمن، أنه سيكون من الممكن تقليد القدرات الحاسوبية المتنوعة لمجموعات من الخلايا العصبية. ولكن القيام بذلك عمليا، بقوة وتماسك يمكن مقارنتهما بالنظام البيولوجي، يبدو أنه يشكل تحديا كبيرا - حتى الآن.
وظهرت نتائج الدراسة الأسبوع الماضي على غلاف مجلة Nature Nanotechnology الشهرية.
تحتوي الخلايا العصبية الاصطناعية التي طورها علماء من مختبر أبحاث IBM في زيوريخ على مواد ذات مرحلتين بما في ذلك تيلوريد الجرمانيوم المضاد الذي يظهر في مرحلتين مستقرتين: الأولى، غير متبلورة، بدون بنية محددة والأخرى بلورية ذات بنية. هذه المواد هي الأساس لإعادة الكتابة على أقراص Blu-ray. لكن الخلايا العصبية الاصطناعية لا تخزن المعلومات الرقمية. وهي تناظرية، تمامًا مثل المشابك العصبية والخلايا العصبية الموجودة في الدماغ البشري.
في العرض التوضيحي المنشور، طبقت مجموعة العلماء نبضات على الخلايا العصبية الاصطناعية، وكانت النتيجة بلورة تدريجية لمادة متغيرة الطور أدت في النهاية إلى "إشعال" الخلية العصبية. تُعرف هذه الوظيفة في علم الأعصاب بخاصية "التكامل والنار" للخلية العصبية البيولوجية، عندما يتم تجاوز عتبة تحفيز الخلية العصبية وتنقل الإشارات إلى خلية عصبية أخرى، وتبدأ نفسها استعدادًا لحدث آخر. هذا هو أساس الحوسبة المبنية على الأحداث، وعلى سبيل المثال، الطريقة التي يولد بها دماغنا الاستجابة عندما نلمس شيئًا ساخنًا.
للاستفادة من هذه الميزة، يمكن استخدام خلية عصبية واحدة للكشف عن الأنماط واكتشاف الارتباطات، في الوقت الفعلي، في تدفقات البيانات المستندة إلى الأحداث. على سبيل المثال، في إنترنت الأشياء، يمكن لأجهزة الاستشعار جمع وتحليل كميات كبيرة من بيانات الطقس المجمعة لتوفير تنبؤات سريعة. يمكن للخلايا العصبية الاصطناعية أيضًا التعرف على أنماط المعاملات المالية للعثور على التناقضات أو استخدام البيانات من وسائل التواصل الاجتماعي لتحديد الاتجاهات الثقافية في الوقت الفعلي. يمكن استخدام مجموعات كبيرة من هذه الخلايا العصبية السريعة، والتي تتميز بمقياس النانو وكفاءة في استخدام الطاقة، في المعالجات العصبية التي تشترك في موقع الذاكرة ووحدات المعالجة.
تمكن علماء IBM من تنظيم مئات الخلايا العصبية الاصطناعية في مجموعات واستخدامها لتمثيل إشارات سريعة ومعقدة. علاوة على ذلك، أظهرت الخلايا العصبية الاصطناعية أنها قادرة على الحفاظ على مليارات الدوائر المتناوبة التي يمكن أن توازي العديد من تغييرات النشاط عند تردد تحديث قدره 100 هرتز. كانت الطاقة اللازمة لكل تحديث للخلايا العصبية أقل من خمسة بيكوجول ومتوسط الطاقة أقل من 120 ميكروواط (بالمقارنة، هناك حاجة إلى 60 مليون ميكروواط لإضاءة مصباح بقدرة 60 واط).
تعليقات 2
باعتباري من محبي الجبن الصناعي، كنت أفكر منذ سنوات في عدم فعالية محاكاة الخلايا العصبية على السيليكون وأنه من الضروري تقليد عمل الخلايا العصبية دون وسيط بطريقة كيميائية فيزيائية.
وهذا بالتأكيد أهم إنجاز تم تحقيقه في هذا المجال خلال العشرين عامًا الماضية.
كم هو جميل، المزيد والمزيد من الاختراقات في طريق الذكاء الاصطناعي.