رسانه سلامت و دانش

دانشمندان در نزدیکی تحقق یک رویا: قدرتمندتر از قوی‌ترین کامپیوترها، کم‌مصرف‌تر از یک لامپ معمولی!

سحر استادراهیمی: محققان در تلاشند تا با استفاده از یک ماده نرم، منعطف و ارگانیک وسیله ای بسازند که بتواند مانند نورون های مغز عمل کند و روزی بتواند راهی برای ارتباط با مغز انسان پیدا کند. تراشه های نورومورفیک این قابلیت را دارند که در مغز انسان کاشته شوند. این تراشه‌ها به ما اجازه می‌دهند تا با فکر کردن، بازوهای مصنوعی یا نمایشگرهای رایانه را کنترل کنیم.

مغز انسان یک ماشین محاسباتی شگفت انگیز است که حدود 1.5 کیلوگرم وزن دارد. مغز می تواند اطلاعات را بسیار سریعتر از ابررایانه ها پردازش کند. همچنین توانایی ذخیره اطلاعات در مغز انسان هزاران برابر بیشتر است. اما از طرفی مصرف انرژی آن بیشتر از یک لامپ 20 وات نخواهد بود.

برخلاف کامپیوترهای معمولی، تراشه های نورومورفیک می توانند سیگنال های الکتروشیمیایی مانند نورون های مغز را دریافت و ارسال کنند. به گفته آلبرتو سالو، دانشمند دانشگاه استنفورد، مغز ما با مواد شیمیایی و انتقال دهنده های عصبی مانند دوپامین و سروتونین کار می کند و توانایی انتقال اطلاعات به صورت الکتروشیمیایی را دارد.

بیشتر بخوانید:

سالو و گروه دیگری از محققان که در مورد عملکرد نورون‌ها و سیناپس‌های مغز کنجکاو بودند، موفق شدند تراشه‌هایی از مواد آلی تولید کنند که بسیار نزدیک به ساختار نورون‌های مغز انسان است. این تراشه‌ها می‌توانند سیگنال‌های الکتریکی مانند یک ترانزیستور تولید کنند و داده‌ها را مانند سلول‌های مغز ذخیره کنند.

اما جدا از نوع مداری که این مدارها از آن ساخته شده اند، عملکرد آنها با تراشه های موجود در کامپیوترهای معمولی متفاوت است. در کامپیوترهای معمولی ابتدا اطلاعات به صورت صفر و یک محاسبه می شود و سپس یک به یک به پردازنده ها منتقل می شود. اما در مغز انسان، انتقال پیام به روش دیگری انجام می شود. نورون های مغز همه سیگنال ها را دریافت کرده و پس از انجام محاسبات و ذخیره آنها پیام ها را منتقل می کنند.

محققان همچنین دستگاه هایی به نام memrestives ساخته اند که مانند نورون ها عمل می کنند. این پردازنده ها سیگنال های آنالوگ را دریافت می کنند و به طور مستقیم بر مقاومت دستگاه تأثیر می گذارند. در واقع این دستگاه ها گیرنده پیام، ماشین حساب و ذخیره اطلاعات هستند. به عنوان مثال، یک خازن دو لایه ساده ولتاژ را در یک لایه دریافت می کند و بر یون های مثبت لایه دوم تأثیر می گذارد. لایه دوم نیز به راحتی جریان الکتریکی را در جهت مورد نظر هدایت می کند.

قوی تر از قوی ترین رایانه ها، مصرف کمتر از یک لامپ معمولی

این پردازنده ها می توانند جایگزین کامپیوترهای دیجیتال شوند و اطلاعات را به صورت آنالوگ ذخیره کنند. در حال حاضر اکثر رایانه ها از فناوری تراشه سیلیکونی ساخته شده اند و برخی از آنها به صورت تجاری برای افزایش سرعت برنامه های هوش مصنوعی مورد استفاده قرار می گیرند. این نوع از پردازنده های آنالوگ سریعتر کار می کنند و انرژی کمتری مصرف می کنند. همچنین در آینده ای نزدیک قادر به ارتباط و تعامل با مغز انسان خواهند بود.

یک پردازنده در حال حاضر در یکی از دانشگاه های آلمان توسط فرانچسکو سانترو در حال توسعه است. این دستگاه قادر است اطلاعات ورودی را به یک سلول واقعی دریافت کند و با یادگیری از اطلاعات دریافتی میزان دوپامین تولیدی بین سلول ها را تنظیم کند.

تولید این پردازنده ها در نهایت می تواند به توسعه و بهبود مانیتورها و پروتزهای مغز برای انجام فعالیت هایی مانند رانندگی کمک کند. علاوه بر اندازه دستگاه های امروزی، انتظار می رود این نوع دستگاه ها بتوانند در برخی موارد قابلیت محاسبات خودکار را نیز داشته باشند تا سرعت پردازش و کنترل سیگنال های نورون های مغز را افزایش دهند.

منبع: علمی آمریکایی

5858

.