نورون‌های مصنوعی واقعی: انقلاب در ساخت تراشه‌هایی شبیه مغز انسان

تیمی از دانشمندان در دانشکده مهندسی و دانشکده محاسبات پیشرفته دانشگاه کالیفرنیای جنوبی (USC) نورون‌های مصنوعی ساخته‌اند که جزئیات پیچیده رفتار الکتروشیمیایی سلول‌های مغزی واقعی را بازآفرینی می‌کنند.

این کشف، به گزارش سیلاد و به نقل از ساینس دیلی، نقطه عطفی در حوزه رایانش نورومورفیک است؛ رشته‌ای که به طراحی سخت‌افزار الهام‌گرفته از مغز انسان می‌پردازد. این فناوری می‌تواند اندازه تراشه‌ها را به‌شدت کاهش دهد، مصرف انرژی را کم کند و هوش مصنوعی را به هوش عمومی نزدیک‌تر سازد.

برخلاف پردازنده‌های دیجیتال یا تراشه‌های نورومورفیک قبلی که فقط فعالیت مغز را با مدل‌های ریاضی شبیه‌سازی می‌کردند، این نورون‌های جدید رفتار واقعی نورون‌ها را بازسازی می‌کنند. همان گونه که فعالیت مغز توسط سیگنال‌های شیمیایی آغاز می‌شود، این نورون‌های مصنوعی نیز با استفاده از ترکیبات شیمیایی واقعی عملیات محاسباتی را شروع می‌کنند. به عبارت دیگر، آنها صرفاً بازنمایی نمادین نیستند، بلکه بازآفرینی واقعی از کارکرد زیستی به‌شمار می‌روند.

 

این پژوهش زیر نظر پروفسور جاشوا یانگ و با بهره‌گیری از دستگاهی به‌نام «ممریستور نفوذی» انجام شده است. یانگ و تیمش برای تولید پالس‌های الکتریکی تقلیدی از کارکرد مغز، از یون‌های نقره بهره گرفتند.

آنها موفق شدند روند تبدیل سیگنال الکتریکی به شیمیایی و بالعکس در سیناپس‌های عصبی را دقیقاً تکرار کنند. ویژگی مهم این نوآوری، کاهش چشمگیر فضای موردنیاز برای هر نورون مصنوعی است؛ به‌طوری که برای هر نورون تنها به اندازه یک ترانزیستور فضا نیاز است.

یانگ تأکید می‌کند مشکل اصلی رایانه‌های فعلی نه کمبود قدرت، بلکه ناکارآمدی در مصرف انرژی است. هوش مصنوعی انسانی نه‌تنها با نمونه‌های بسیار کمتر آموزش می‌بیند، بلکه تنها با ۲۰ وات انرژی فعالیت می‌کند، درحالی‌که ابررایانه‌های کنونی به انرژی بسیار بیشتری نیاز دارند.
مزیت مهم فناوری جدید در همین کارآمدی و کاهش مصرف انرژی و همچنین اندازه کوچک آن است. اگر روزی تراشه‌هایی با میلیاردها نورون مصنوعی ساخته شوند، داشتن هوش مصنوعی پایدار و مشابه انسان بدون مصرف انرژی سنگین ممکن خواهد شد.

یانگ در پایان می‌گوید: «چالش بعدی ما، ادغام گسترده این نورون‌ها و نزدیک‌ شدن به بازتولید کامل کارایی و قابلیت‌های مغز انسان است. شاید حتی بتوان با این سیستم‌های وفادار به مغز، بینش‌های جدیدی درباره سازوکار مغز واقعی به‌دست آورد.»​