باحثون يثبتون الحوسبة “النانومغناطيسية” باستخدام الذكاء الاصطناعي

أثبت فريق من الباحثين في كلية لندن الإمبراطورية كيف يمكن إجراء عمليات الذكاء الاصطناعي (AI) باستخدام مغناطيسات نانوية صغيرة تتفاعل مثل الخلايا العصبية في الدماغ.

يمكن أن تقطع هذه الطريقة الجديدة من “الحوسبة النانومغناطيسية” التكاليف الطاقوية المرتبطة بالذكاء الاصطناعي. هذا أمر بالغ الأهمية بالنظر إلى أن تكاليف الطاقة للذكاء الاصطناعي تتضاعف على مستوى العالم كل 3.5 شهر.

نشرت الأبحاث في مجلة نانوتكنولوجي.

تحقيق معالجة شبيهة بالذكاء الاصطناعي باستخدام النانومغناطيسات

في ورقة البحث، أثبت الفريق أول دليل على أن شبكات النانومغناطيسات يمكن أن تحقق معالجة شبيهة بالذكاء الاصطناعي. كما أظهروا كيف يمكن استخدام هذه النانومغناطيسات في مهام “التنبؤ بالسلاسل الزمنية”، والتي تشمل أشياء مثل التنبؤ بمستويات الأنسولين لمرضى السكري.

تعتمد الشبكات العصبية التقليدية على طريقة عمل الدماغ البشري، حيث تت沟م الخلايا العصبية مع بعضها البعض لمعالجة المعلومات. ومع ذلك، كان من الصعب استخدام المغناطيس بشكل مباشر في هذا العملية، حيث لم يكن الباحثون يعرفون كيفية وضع البيانات أو استخراج المعلومات.

عادة ما يعتمد الخبراء على البرمجيات التي تعمل على حواسيب تقليدية قائمة على السيليكون لمحاكاة الدماغ. شهد التطور الحالي فريقًا يستخدم المغناطيس نفسه لمعالجة وتخزين البيانات، مما يلغي الحاجة إلى محاكاة البرمجيات.

النانومغناطيسات ليست جميعها متشابهة. بل تأتي في حالات مختلفة تعتمد على اتجاهها. من خلال تطبيق مجال مغناطيسي على شبكة من النانومغناطيسات، يمكن أن يتغير حالة المغناطيسات بناءً على خصائص مجال الإدخال وحالة المغناطيسات المحيطة.

تصميم التقنية الجديدة

تمكن الفريق من设计 تقنية لحساب عدد المغناطيسات في كل حالة بعد مرور المجال.

الدكتور جاك جارتسايد هو المؤلف الأول المشترك للدراسة.

“لقد حاولنا كسر مشكلة كيفية إدخال البيانات وطرح سؤال والحصول على إجابة من الحوسبة المغناطيسية لفترة طويلة”، قال الدكتور جارتسايد. “الآن لقد أثبتنا أنه يمكن القيام بذلك، وهو يفتح الطريق للتخلص من برنامج الحاسوب الذي يقوم بمحاكاة استهلاك الطاقة.”

كيليان ستينينغ هو المؤلف الأول المشترك للورقة.

“كيفية تفاعل المغناطيسات تعطينا جميع المعلومات التي نحتاجها؛ قوانين الفيزياء نفسها تصبح الحاسوب”، قال ستينينغ.

الدكتور ويل برانفورد هو قائد الفريق.

“لقد كان هدفًا طويل الأمد تحقيق أجهزة حاسوب مستوحاة من خوارزميات برامج شيرينغتون وكركباتريك”، قال الدكتور برانفورد. “لم يكن ذلك ممكنًا باستخدام الدورات على الذرات في المغناطيسات التقليدية، ولكن من خلال توسيع الدورات إلى مصفوفات نانوية تمكنا من تحقيق التحكم والقراءة اللازمة.”

تقليل الهدر الطاقي

يتم استهلاك الكثير من الطاقة المستخدمة للذكاء الاصطناعي في حواسيب تقليدية قائم على الشبكات السيليكونية بسبب نقل غير فعال للإلكترونات أثناء المعالجة وتخزين الذاكرة. من ناحية أخرى، لا تتطلب النانومغناطيسات نقل جسيمات مثل الإلكترونات. إنها تعالج ونقل المعلومات بموجة “ماغنون”، مع تأثير كل مغناطيس على حالة المغناطيسات المحيطة.

ينتج عن هذه العملية هدر طاقي أقل. يتم معالجة وتخزين المعلومات معًا بدلاً من بشكل منفصل، مثل الحال في الحواسيب التقليدية. مع كل هذه التطورات، يمكن أن تكون الحوسبة النانومغناطيسية أكثر كفاءة بنسبة تصل إلى 100,000 مرة من الحوسبة التقليدية.