تساعد الكهرباء في العثور على المواد التي يمكنها "التعلم"

تمكن فريق من العلماء في مختبر أرغون الوطني من ملاحظة سلوك تقليد غير حي مرتبط بالتعلم ، والذي يقولون إنه يمكن أن يؤدي إلى أنظمة ذكاء اصطناعي أفضل (AI).

تم نشر الورقة التي تصف الدراسة في الأنظمة الذكية المتقدمة.

تهدف المجموعة إلى تطوير الجيل القادم من أجهزة الكمبيوتر العملاقة والتطلع نحو العقل البشري للإلهام.

مواد غير بيولوجية ذات سلوكيات شبيهة بالتعلم

غالبًا ما يلجأ الباحثون الذين يتطلعون إلى صنع أجهزة كمبيوتر مستوحاة من الدماغ إلى مواد غير بيولوجية تشير إلى أنهم قد يتخذون سلوكيات شبيهة بالتعلم. يمكن استخدام هذه المواد لبناء أجهزة يمكن إقرانها بخوارزميات برمجية جديدة ، مما يتيح ذكاءً اصطناعيًا أكثر كفاءة في استخدام الطاقة.

الدراسة الجديدة قادها علماء من جامعة بوردو. لقد كشفوا عن أكسيد النيكل الذي يعاني من نقص الأكسجين لنبضات كهربائية موجزة وأثاروا استجابتين كهربائيتين مختلفتين مشابهتين للتعلم. وفقًا للأستاذ بجامعة روتجرز ، شريرام راماناثان ، الذي كان أستاذًا في جامعة بوردو في وقت العمل ، فقد توصلوا إلى نظام مدفوع بالكامل بالكهرباء أظهر سلوكيات التعلم.

اعتمد فريق البحث على موارد مصدر الفوتون المتقدم (APS) ، وهو مكتب للعلوم التابع لوزارة الطاقة الأمريكية (DOE) في مختبر أرجون الوطني التابع لوزارة الطاقة.

التعود والتوعية

الاستجابة الأولى التي تحدث هي التعود ، والتي تحدث عندما تعتاد المادة على الانطلاق قليلاً. على الرغم من زيادة مقاومة المادة بعد هزة أولية ، لاحظ الباحثون أنها أصبحت معتادة على التحفيز الكهربائي.

فاني رودولاكيس هي عالمة فيزيائية وعالمة في خط الأشعة في وكالة الأنباء الجزائرية.

يقول رودولاكيس: "التعود يشبه ما يحدث عندما تعيش بالقرب من المطار". "في اليوم الذي تنتقل فيه ، ستفكر" يا له من مضرب "، لكن في النهاية لم تعد تلاحظ ذلك."

الاستجابة الثانية التي تظهرها المادة هي التحسس ، والتي تحدث عند إعطاء جرعة أكبر من الكهرباء.

يقول رودولاكيس: "مع وجود حافز أكبر ، تنمو استجابة المادة بدلاً من أن تتضاءل بمرور الوقت". "إنه أشبه بمشاهدة فيلم مخيف ، ثم بعد ذلك يقول أحدهم" بوو! " من خلف الزاوية - تراه يقفز حقًا ".

يتابع راماناثان: "تُظهر جميع الكائنات الحية تقريبًا هاتين الخاصيتين". "إنهم حقًا جانب أساسي من جوانب الذكاء."

يتم التحكم في السلوكين من خلال التفاعلات الكمية التي تحدث بين الإلكترونات. لا يمكن وصف هذه التفاعلات من خلال الفيزياء الكلاسيكية ، وهي تلعب دورًا في تشكيل الأساس لانتقال الطور في المادة.

يقول رودولاكيس: "مثال على تحول الطور هو أن يصبح السائل مادة صلبة". "المواد التي ننظر إليها موجودة على الحدود مباشرةً ، والتفاعلات المتنافسة التي تجري على المستوى الإلكتروني يمكن بسهولة توجيهها بطريقة أو بأخرى بواسطة محفزات صغيرة."

وفقًا لراماناثان ، من الضروري أن يكون لديك نظام يمكن التحكم فيه بالكامل عن طريق الإشارات الكهربائية.

يقول: "إن القدرة على التلاعب بالمواد بهذه الطريقة ستسمح للأجهزة بتولي بعض المسؤولية عن الذكاء". "يمثل استخدام الخصائص الكمية للحصول على ذكاء في الأجهزة خطوة أساسية نحو الحوسبة الموفرة للطاقة."

التغلب على معضلة الاستقرار واللدونة

يمكن للعلماء استخدام الفرق بين التعود والتوعية للتغلب على معضلة الاستقرار واللدونة ، والتي تمثل تحديًا كبيرًا في تطوير الذكاء الاصطناعي. غالبًا ما تكافح الخوارزميات للتكيف مع المعلومات الجديدة ، وعندما تفعل ذلك ، غالبًا ما تنسى بعض تجاربها السابقة أو ما تعلموه. إذا ابتكر العلماء مادة يمكنها التعود ، فيمكنهم تعليمها تجاهل أو نسيان المعلومات غير الضرورية وتحقيق استقرار إضافي. من ناحية أخرى ، يمكن للتوعية أن تدرب النظام على تذكر المعلومات الجديدة ودمجها ، مما يتيح المرونة.

يقول رودولاكيس: "غالبًا ما يواجه الذكاء الاصطناعي صعوبة في تعلم المعلومات الجديدة وتخزينها دون الكتابة فوق المعلومات التي تم تخزينها بالفعل". "الكثير من الاستقرار يمنع الذكاء الاصطناعي من التعلم ، لكن الكثير من المرونة يمكن أن يؤدي إلى النسيان الكارثي."

وفقًا للفريق ، تضمنت إحدى المزايا الكبيرة للدراسة الجديدة الحجم الصغير لجهاز أكسيد النيكل.

يوضح رودولاكيس: "هذا النوع من التعلم لم يتم إجراؤه سابقًا في الجيل الحالي من الإلكترونيات بدون عدد كبير من الترانزستورات". "نظام الوصلة الواحدة هو أصغر نظام حتى الآن لإظهار هذه الخصائص ، والتي لها آثار كبيرة على التطور المحتمل للدوائر العصبية."