ساخت دستگاهی شبیه مغز که از نیروی یادگیری انسان تقلید می‌کند

دانشمندان چیزی به نام «ترانزیستور سیناپسی» به وجود آوردند که مانند مغز، اطلاعات را همزمان پردازش و ذخیره می‌کندایندیپندنت فارسی :دانشمندان با الگو گرفتن از مغز، دستگاهی ساخته‌اند که می‌تواند همچون «سگ پاولوف»، به وسیله‌ ارتباط  برقرار کردن، آموزش ببیند.

ایوان پاولوف، فیزیولوژیست روس، در آزمایش مشهور خود به یک سگ آموزش داد که صدای زنگ را به غذا ارتباط دهد. پژوهشگران دانشگاه نورت وسترن آمریکا و دانشگاه هنگ‌کنگ، با تقلید این روش یادگیری، چیزی به نام «ترانزیستور سیناپسی» به وجود آوردند که مانند مغز، اطلاعات را همزمان پردازش و ذخیره می‌کند.

این پژوهشگران، به جای زنگ و غذا، مدار را طوری تنظیم کردند که با کم و زیاد کردن نور یک لامپ ال‌ای‌دی و فشار انگشت بلافاصله بعد از آن، نور و فشار را به هم ربط دهد. دستگاه با کمک مواد الکتروشیمیایی آلی، حافظه پیدا کرد و مدار پس از پنج دور تمرین، نور را به فشار ربط داد؛ تا حدی که نور به تنهایی هم توانست فشار را تحریک کند.

این روش جدید یادگیری، با گذشت زمان بسیاری از محدودیت‌های علوم سنتی کامپیوتر را برطرف خواهد کرد.

جاناتان ریونای، استادیار مهندسی پزشکی در دانشگاه نورت‌وسترن، گفت: «با این‌ که کامپیوترهای امروزی فوق‌العاده‌اند، اما مغز انسان به راحتی می‌تواند در انجام کارهای پیچیده و غیرساختاری مانند تشخیص الگوها، کنترل حرکتی و ادغام چند حسی، از آن پیشی بگیرد. این موضوع به دلیل انعطاف سیناپس است که در واقع زیربنای اصلی قدرت محاسباتی مغز است. مغز به کمک این سیناپس‌ها، به روشی کاملا موازی، خطاپذیر و کم‌مصرف عمل می‌کند ... و از عملکردهای اصلی یک سیناپس بیولوژیک تقلید می‌کند.»

کامپیوترهای عادی، داده‌ها را با کمک سیستم‌های جداگانه پردازش و ذخیره می‌کنند؛ بنابراین، کارهای دارای داده زیاد، انرژی زیادی مصرف می‌کنند.

شودانگ جی، محقق فوق دکترا در گروه دکتر ریونای، توضیح داد که هدفشان این است که «این دو عملکرد جداگانه را با هم ادغام کنند» تا «در فضا و انرژی هزینه شده، صرفه‌جویی شود.»

در سال‌های اخیر، پژوهشگران برای ترکیب واحدهای پردازش و حافظه مانند مغز انسان، از مقاومت حافظه‌دار یا «ممریستورها» استفاده کرده‌اند اما آن‌ها هم انرژی زیادی مصرف می‌کنند و از لحاظ زیستی سازگاری کمتری دارند؛ یعنی نمی‌توان آن‌ها را در مصارف بیولوژیکی به کار برد.

دکتر ریونای گفت: «در شرایطی که برنامه ما مفهوم را ثابت می‌کند، مدار پیشنهادی‌ ما می‌تواند حسگرهای داخلی بیشتری داشته باشد و با سایر لوازم الکترونیک ادغام شود تا کاربرد در محل و کم‌مصرف را، امکان‌پذیر کند. این دستگاه چون با محیط‌‌های بیولوژیک سازگار است، می‌تواند مستقیم با بافت زنده ارتباط برقرار کند؛ امری که برای ابزارهای بیوالکترونیک نسل بعدی ضروری است.»

این پژوهش امروز در مجله «ارتباطات طبیعت» منتشر شد.