آي بي إم تصنع عصبونات اصطناعية لمساعدة الحواسيب على محاكاة الدماغ البشري

حقق العلماء في شركة آي بي إم إنجازاً آخر، وذلك بابتكار عصبونات اصطناعية تستجيب بنجاح لتغيرات الحالة الناتجة عن إشارات كهربائية، مع استهلاك ضئيل للطاقة، تماماً كما يحصل في الدماغ البشري.

الحوسبة الإدراكية

على الرغم من كل التطورات في مجال الحواسيب، يبقى الدماغ البشري متقدماً عليها بمقدار كبير، ويعتبر أكثر الحواسيب في الوجود تعقيداً، ورقياً، وقدرة. ولطالما بحث العلماء لعقود طويلة عن طرق لنقل طرق المعالجة في الدماغ إلى نظام تستطيع الآلات أن تقلده.

تعتبر شركة آي بي إم من أشد المتحمسين للحوسبة الإدراكية، خصوصاً أن برنامجهم للذكاء الاصطناعي، واطسون، يعتبر أول نظام إدراكي تم تصميمه في العالم. في عام 2011، ظهر واطسون لأول مرة في البرنامج التلفزيوني جيبوباردي. على الرغم من أنه لم يكن متصلاً بالإنترنت، فقد فاز واطسون على خصمين بشريين في برنامج المسابقات، وربح جائزة تبلغ قيمتها مليون دولار.

نشرت آي بي إم في بيان لها: "تشير الحوسبة الإدراكية إلى أنظمة تتعلم على نطاق واسع، تفكر باتجاه محدد، وتتواصل مع البشر بشكل طبيعي، حيث تتعلم هذه الآلات وتفكر بالاعتماد على تفاعلها معنا ومن الخبرات المكتسبة من محيطها، بدلاً من أن تكون مبرمجة حصرياً لغرض معين"

أقرب إلى قوة الدماغ

تمكنت آي بي إم العام الماضي من تحقيق شبكة ذات 48 مليون اتصال، أي ما يقارب قدرة دماغ جرذ، وذلك بنظامهم المسمى ترونورث. في بداية هذا العام، تمكنت من وضع 3 بتات في الخلية الواحدة، وذلك ضمن ذاكرة تعمل بتغير الحالة (PCM). الآن، تخطو آي بي إم خطوة كبيرة للأمام في سعيها لتقليد قوة الحوسبة الإدراكية للدماغ البشري.

يقول بعض العلماء: "يعتبر هذا الإنجاز خطوة هامة في تطور التقنيات العصبونية ذات الفعالية في استهلاك الطاقة، والتكامل ذي الكثافة العالية، وذلك لتطبيقها في الحوسبة الإدراكية."

صمم علماء آي بي إم في زوريخ العصبونات الاصطناعية باستخدام مواد متغيرة الحالة، مثل الجرمانيوم والأنتيمون ومركبات التيلوريوم. يوجد حالتان لهذه المواد: لا متبلورة ومتبلورة، وهي ذات المواد التي جعلت من الممكن صناعة قرص التخزين الضوئي.

يمكن لهذه العصبونات المبنية على مواد متغيرة الحالة أن تنفذ حسابات معقدة، وتعلماً سريعاً، باستهلاك ضئيل للطاقة، تماماً مثل الدماغ البشري. تثار العصبونات استجابة لنبضات كهربائية بشكل فعال، فتتبلور بسبب هذه النبضات، وهي خاصة معروفة في علم العصبونيات بالتكامل والسرعة، وهي الخاصة التي تسمح للحيوانات بالاستجابة للمحفزات الخارجية، كما يحدث عندما تلمس سطحاً ساخناً.

تمكنت العصبونات الاصطناعية من تحمل التعرض لمليارات من حلقات تغير الحالة، مما يعني عدة سنوات من العمل بتحديث معلومات بتردد 100 هيرتز، ويستهلك كل عصبون في كل عملية تغير أقل من 5 بيكوجول، ويبلغ استهلاك الطاقة الوسطي أقل من 120 ميكروواط.

يقول المؤلف والعالم في آي بي إم آبو سيباستيان: "سيؤدي هذا حتماً إلى تصغير الحجم واستهلاك الطاقة، نظراً لأن النظام قائم على أدوات نانوية الحجم كعصبونات." يضيف المؤلف المشارك في البحث توماس توما: "يمكن لتجمعات العصبونات العشوائية متغيرة الحالة، مضافاً إليها عدة عناصر حاسوبية أخرى نانوية القياس مثل التشابكات الاصطناعية، أن تكون حجر الأساس لجيل جديد من أنظمة الحوسبة العصبونية عالية الكثافة."