مهندسون يعملون على نوع جديد من الحوسبة العصبية الشبيهة بالدماغ

يعمل فريق من المهندسين في جامعة ولاية بنسلفانيا على نوع جديد من الحوسبة حيث تستمر التقدم التقليدية في الحوسبة إلى الانخفاض. وتستند طريقة الحوسبة الجديدة على شبكات الأعصاب في الدماغ، والتي تعتبر كفاءة عالية.

نشرت الورقة في نيتشر كوميونيكيشنز.

الحوسبة المستوحاة من الدماغ

الفرق الرئيسي بين الحوسبة الحديثة والحواسيب التناظرية، والتي ينتمي إليها دماغ الإنسان، هو أن الأولى تتكون من حالتين: تشغيل-إيقاف أو واحد وصفر. في حين أن الحاسوب التناظري يمكن أن يكون له العديد من الحالات الممكنة. ومثال يستخدمه الفريق هو المقارنة بين ضوء يُشغل ويفصل، وضوء له كمية متغيرة من الإضاءة.

وفقًا لقائد الفريق وأستاذ مساعد في جامعة ولاية بنسلفانيا سابتارشي داس، فإن دراسة الحوسبة المستوحاة من الدماغ قد استمرت لأكثر من 40 عامًا. في عالم اليوم، تقيد الحواسيب الرقمية بنا الآن للنظر في معالجة الصور عالية السرعة، وهو ما ينطبق على السيارات ذاتية القيادة.

كما تلعب البيانات الكبيرة دورًا كبيرًا في الانتقال إلى الحوسبة العصبية الشبيهة بالدماغ، نظرًا لاحتياجها لأنواع من التعرف على الأنماط التي تعمل بشكل جيد مع الحوسبة القائمة على الدماغ.

قال داس: “لدينا حواسيب قوية، لا شك في ذلك، المشكلة هي أنك يجب أن تخزن الذاكرة في مكان واحد وتقوم بالحوسبة في مكان آخر”.

من خلال نقل البيانات ذهابًا وعودة من الذاكرة إلى المنطق، يتم إنفاق الكثير من الطاقة، مما يؤدي إلى بطء سرعات الحوسبة. حتى يتمكن الحوسبة وتخزين الذاكرة من أن يكونا في نفس المكان، يتم تخصيص الكثير من المساحة لهذا النوع من البيئة.

توماس شرانغهامر هو طالب دكتوراه في المجموعة ومؤلف رئيسي للورقة.

قال شرانغهامر: “نحن نخلق شبكات عصبية اصطناعية، التي تهدف إلى محاكاة كفاءة الطاقة والمساحة للدماغ”. “الدماغ صغير جدًا لدرجة أنه يمكن أن يتناسب على كتفيك، في حين أن الحاسوب الفائق الحديث يحتاج إلى مساحة بحجم ملعبين أو ثلاثة ملاعب تنس”.

شبكات عصبية اصطناعية قابلة لإعادة التكوين

يعمل الفريق على شبكات عصبية اصطناعية يمكن إعادة تكوينها مثل الخلايا العصبية في الدماغ البشري. يتم ذلك عن طريق تطبيق مجال كهربائي قصير إلى ورقة من الغرافين، وهو طبقة سميكة من ذرات الكربون. وأظهر الفريق على الأقل 16 حالة ذاكرة ممكنة.

قال داس: “لقد أظهرنا أننا يمكن أن نتحكم في عدد كبير من حالات الذاكرة بدقة باستخدام ترانزستورات تأثير مجال الغرافين البسيطة”.

الآن، يرغب الفريق في تسويق التكنولوجيا، ويعتقد داس أن هناك اهتمامًا كبيرًا في العمل نظرًا للانتقال الحالي إلى الحوسبة العصبية الشبيهة بالدماغ بين أكبر شركات أشباه الموصلات.

العمل القادم من الفريق في جامعة ولاية بنسلفانيا هو أحدث مثال على الانتقال إلى هذه الأنواع من الشبكات العصبية الاصطناعية. يثبت الدماغ البشري مرة أخرى قيمته ك nguồn إلهام للعديد من أحدث التكنولوجيا، ويوفر رؤى قيمة حول كيف يمكن للخبراء تقليص حجم الحواسيب الفائقة الحديثة بشكل كبير.