Yapay Nanotel Ağı Elektriksel Uyarıldığında Beyin Gibi Davranır

Sidney Üniversitesi ve Japonya’nın Ulusal Malzeme Bilim Enstitüsü (NIMS) bilim adamları, bir yapay nanotel ağını elektriksel olarak uyarıldığında beyin gibi davranmasını nasıl sağlayacaklarını keşfettiler.

Çalışma Nature Communications‘de yayımlandı.

Uluslararası ekip, Joel Hochstetter tarafından yönetildi ve Profesör Zdenka Kuncic ve Profesör Tomonobu Nakayama da ekibe katıldı.

Araştırmacılar, nanoteller ağını “kaosun eşiğinde” bir beyin benzeri durumda tutarak görevleri optimal düzeyde gerçekleştirebileceklerini buldular.

Araştırmacılara göre, bu durum, sinirsel zekânın temel doğasının fiziksel olduğunu ve yapay zekâda yeni gelişmelere yol açabileceğini gösteriyor.

Joel Hochstetter, Sidney Üniversitesi Nano Enstitüsü ve Fizik Okulu’nda doktora adayı ve makalenin baş yazarı.

“10 mikrometre uzunluğunda ve 500 nanometreden daha kalın olmayan telleri rastgele bir iki boyutlu düzlemde düzenledik” dedi Hochstetter.

“Tellerin kesişme noktalarında, nöronlar arasındaki sinapsislere benzer bir elektrokimyasal bağlantı oluşuyor” dedi. “Elektriksel sinyalleri bu ağa uyguladığımızda, sinyallerin en iyi yolunu otomatik olarak buluyor. Bu mimari, ağı önceki yollarda ilerlemiş olan sinyalleri ‘hatırlamasına’ olanak tanıyor.”

Nanotel Ağını Test Etme

Araştırma ekibi, basit görevleri çözebilme yeteneklerini öğrenmek için rastgele nanotel ağını simülasyonlar kullanarak test etti.

Ağın uyarıldığı sinyal çok düşükse, yol çıktıları yeterince karmaşık değildi çünkü çok öngörülebilirdi. Öte yandan, ağ sinyalle aşırı yüklenirse, çıktı çok kaotik oluyordu.

Bu, optimal sinyalin bu kaotik durumun eşiğinde olduğunu gösteriyor.

Profesör Kuncic, Sidney Üniversitesi’nden.

“Bazı nörobilimsel teoriler, insan zihninin bu kaosun eşiğinde veya kritik durumda çalışabileceğini öne sürüyor” dedi Profesör Kuncic. “Bazı nörobilimciler, bu durumun maksimum beyin performansı elde edildiği durum olduğunu düşünüyor.”

“Bu sonuçtan heyecan verici olan, bu tür nanotel ağlarının beyin benzeri toplu dinamikler içeren rejimlere ayarlanabileceğini ve bilgi işlemede optimizasyon için kullanılabileceğini göstermesi” diye devam etti.

Nanotel ağı, teller arasındaki bağlantı noktaları sayesinde hafıza ve işlemleri tek bir sistemde birleştirebiliyor. Bu, standart bilgisayarlardan farklı, çünkü onlar ayrı hafıza ve işlemlere güveniyor.

“Bu bağlantı noktaları, bilgisayar transistörlerine benzer ancak daha önce o yoldan geçmiş sinyalleri ‘hatırlama’ özelliğine sahip” dedi Hochstetter. “Bu nedenle, ‘memristor’ olarak adlandırılıyorlar.”

Hafıza, nanotellerin kesişme noktalarında fiziksel olarak oluşuyor. Bu davranış, geçmişte elektriksel sinyallere verilen tepkiye bağlı ve sinyaller uygulandığında, akım aktığında aktifleşiyor.

“Bu, nanotellerin rastgele sistemi içinde bir hafıza ağı oluşturuyor” dedi.

Araştırma ekibi, basit görevleri çözebilme yeteneklerini göstermek için fiziksel ağı simüle etti.

“Bu çalışmada, ağı basit bir dalga formunu daha karmaşık dalga formlarına dönüştürmeye eğittik” dedi Hochstetter.

Araştırma ekibi, en iyi performansı elde etmek için elektriksel sinyalin genlik ve frekansını ayarladı.

“Sinyali çok yavaş uygularsak, ağ aynı şeyi tekrar tekrar yapıyor ve öğrenmiyor, gelişmiyor” dedi. “Sinyali çok hızlı ve güçlü uygularsak, ağ öngörülemez ve kaotik hale geliyor.”

Gerçek Dünya Avantajları

Profesör Kuncic’e göre, hafıza ve işlemleri birleştirmek, yapay zekâ için büyük faydalar sağlıyor.

“Ağa hangi bağlantıya uygun ‘yük’ veya ağırlığın verileceğini belirlemek için gereken algoritmalar çok fazla güç tüketiyor” dedi.

“Geliştirdiğimiz sistemler, bu tür algoritmaların ihtiyacını ortadan kaldırıyor. Sadece ağı kendi ağırlığını geliştirmesine izin veriyoruz, yani sadece sinyal girişi ve çıkışı ile ilgileniyoruz, ‘havuz hesaplama’ olarak adlandırılan bir çerçeve içinde. Ağ ağırlıkları kendiliğinden uyarlanabiliyor, bu da büyük miktarda enerji tasarrufu sağlayabiliyor.”

Kuncic, bu durumun, bu ağlara dayanan gelecekteki yapay zekâ sistemlerinin çok daha düşük enerji izlerine sahip olacağı anlamına geldiğini söylüyor.