تقلید ابر‌رایانه‌ها از مغز انسان

محققان موفق به اختراع ابزارهای میکروسکوپی شدند که ارتباط بین سلول های عصبی در مغز انسان را تقلید کرده و بهتر از تمام دستگاه‌های پیشین عمل می‌کند.

به گزارش ایسنا به نقل از لایو ساینس،  این فناوری می‌تواند ساخت ماشین آلات مغز مانند در مقیاس بزرگ با توانایی‌هایی مشابه با توانایی‌های انسان را به یک واقعیت تبدیل کند.

به گفته محققان این پژوهش از دانشگاه علم و صنعت کره، این پژوهش جدید می‌تواند به ساخت ربات‌های بهتر، خودروهای بدون راننده، داده کاوی، تشخیص پزشکی، تجزیه و تحلیل سهامهای تجاری و دیگر سیستم هایی که بشر با آنها تعامل دارد و ماشین آلات آینده منجر شود.

قدرت محاسباتی عظیم مغز انسان از ارتباطات موجود در آن ناشی می‌شود. تحقیقات قبلی نشان می‌دهد که مغز در حدود 100 میلیارد نورون و در حدود 1 میلیون میلیارد (1 کوادریلیون) اتصالات داشته که این سلول‌ها را به هم متصل می‌کنند.

مغز انسان می تواند حدود 10 کوادریلیون محاسبه در ثانیه انجام دهد. در مقایسه، سریعترین ابر رایانه جهان در چین که Tianhe-2 نام دارد، با توجه به پروژه TOP500 که 500 کامپیوتر قدرتمند در جهان  را رتبه بندی میکند قادر به انجام در حدود 55 کوادریلیون محاسبه در ثانیه است.

با این حال، تحقیقات قبلی نشان می‌دهد که مغز انسان تنها در حدود 20 وات قدرت مصرف می‌کند که این میزان به سختی می‌تواند برای نیرودهی به یک لامپ کم نور کافی باشد. در حالی که Tianhe-2 حدود 17.8 مگاوات نیرو مصرف میکند  که برای نیرودهی به  900،000 عدد از همان لامپ مناسب است.

دانشمندان با توسعه سیناپس‌های مصنوعی که رفتارهایی مشابه با همتایان واقعی خود دارند می‌خواهند گام مهمی در جهت ساخت رایانه‌هایی بردارند که قدرت و بهره وری مغز انسان را تقلید می‌کنند.

به محل اتصال بین نورون‌ها و یا نورون‌ها با سایر سلول‌ها سیناپس می گویند. سطح قسمت‌های مختلف نورون همگی زمینه ایجاد سیناپس را دارند. بنابراین قسمتی از نورون می‌تواند با هر قسمتی از نورون بعدی سیناپس داشته باشد.

تا به حال، سیناپس مصنوعی مصرف انرژی بسیار بیشتری نسبت به سیناپس‌های بیولوژیکی داشتند. اما در حال حاضر، محققان موفق به توسعه  سیناپس‌های مصنوعی شدند که تنها در حدود 1.23 فمتوژول انرژی در هر رویداد سیناپسی نیاز دارد.

این پژوهش نشان می‌دهد که مصرف انرژی و تراکم حافظه مغزهای مصنوعی در نهایت می‌تواند رقیب و یا حتی فراتر از نمونه‌های مغز بیولوژیکی در آینده خواهد شود.

محققان 144 ترانزیستور سیناپسی را در یک قرص سیلیکون 4 اینچی (10 سانتی متر) ساخته اند. در قلب این دستگاه‌ها سیمهایی وجود دارد که 200 تا 300 نانومتر (یک میلیاردم متر) عرض دارند و این  دستگاه به کاهش مقدار مصرف انرژی کمک می‌کنند.

آنها همچنین در حال کار برای توسعه نانوسیم‌های آلی هستند که تنها چند ده نانومتر عرض دارد و همچنین بر این باورند که می‌توانند مصرف انرژی ترانزیستور سیناپسی را با  انتخاب و ساختار مواد مورد استفاده کاهش دهند.

دانشمندان جزئیات یافته‌های خود را در مجله  Science Advances به چاپ رساندند.