برای اولین بار؛

مغز انسان در دل تراشه سخت‌افزاری شبیه‌سازی می‌شود / مدار‌های نانویی نوری در خدمت یادگیری

دانشمندان موفق به تولید نوعی قطعه سخت‌افزاری شده‌اند که راه را برای تولید کامپیوتر‌هایی شبیه به مغز انسان باز می‌کند.

کد خبر: ۷۶۸۵۵۹

پنجشنبه - ۱۶ خرداد ۱۳۹۸ / June 06, 2019

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری دانشجو، دانشمندان تراشه‌ای حاوی شبکه نورون‌های مصنوعی تولید کرده‌اند که با نور کار می‌کند و قادر است کارکرد نورون‌ها و سیناپس‌های آن‌ها را تقلید کند. این شبکه نوری سیناپسی عصبی می‌تواند اطلاعات را فرا گیرد و از آن‌ها به عنوان مبنایی برای محاسبات استفاده کند. از این روش می‌توان در زمینه‌های مختلف برای ارزیابی الگو‌هایی در ابعاد بزرگ داده‌ای استفاده کرد. پردازش داده‌ها در این روش بسیار سریع‌تر انجام می‌شود.

هوش مصنوعی دیگر جای خود را باز کرده است و دیگر یک فناوری دور از دسترس به نظر نمی‌رسد. به عنوان مثال، زمانی، امکان تشخیص چهره یا زبان توسط گوشی موبایل دور از ذهن بود، اما در حال حاضر کاربران به راحتی از این قابلیت‌ها استفاده می‌کنند. با وجود این، با استفاده از برنامه‌های پیچیده‌تر، کامپیوتر‌ها همچنان به سرعت با محدودیت‌های خود روبرو می‌شوند.

یکی از دلایل این است که کامپیوتر‌های قدیمی حافظه و پردازشگر جداگانه‌ای داشتند که تمام داده‌ها باید بین این دو مبادله می‌شد. از این نظر، مغز انسان پیشرفته‌تر از مدرن‌ترین کامپیوتر‌های روز دنیا هستند چراکه اطلاعات را در همان مغز، یعنی در سیناپس‌ها یا اتصالات بین نورون‌ها پردازش و ذخیره می‌کند که تعداد آن‌ها به یک میلیون میلیارد در مغز می‌رسد.

گروهی از محققان قطعه‌ای سخت‌افزاری ابداع کرده‌اند که امکان تولید کامپیوتری را ایجاد می‌کند که شبیه مغز انسان عمل می‌کند. بسیاری از روش‌های موجود به شبکه‌هایی موسوم هستند که برپایه سیستم‌های الکترونیک کار می‌کنند در حالی که سیستم‌های نوری مانند ذرات نور مورد استفاده قرار می‌گیرند، هنوز در ابتدای راه هستند.

موج‌های نوری که قادر به انتقال نور هستند و آن‌ها را می‌توان در میکروتراشه‌های نوری تولید کرد، با مواد تغییر فازی یکی شده‌اند که امروزه در رسانه‌های ذخیره‌سازی مانند DVD‌های چند بار مصرف یافت می‌شود. این مواد بسته به بلورین بودن آن‌ها یعنی ترتیب اتم‌های آن‌ها به شکلی منظم، به طور قابل توجهی ویژگی‌های نوری را تغییر می‌دهد.

این تغییر فاز زمانی که لیزر دمای مواد را بالا می‌برد، از طریق نور آغاز می‌شود. از آنجایی که مواد به شدت به این تغییر واکنش نشان می‌دهند که ویژگی‌های آن‌ها تغییر می‌کنند، برای تقلید سیناپس‌ها مناسب هستند و تکانه‌ها را بین دو نورون انتقال می‌دهند. این نخستین باری است که محققان مواد تغییر فازی را با ساختار نانویی در شبکه‌ای سیناپسی عصبی ایجاد کرده‌اند. آن‌ها تراشه‌ای ساخته‌اند که چهار نورون مصنوعی به همراه ۶۰ سیناپس دارد. ساختار این تراشه از لایه‌های مختلفی تشکیل شده است. در این تراشه فرآیندی برقرار است که در آن، نور در کانال‌های مختلفی با مدار‌های نانویی نوری انتقال می‌یابد.

محققان این تراشه را با اطلاعاتی در قالب تکانه‌های نوری و با استفاده از دو الگوریتم متفاوت یادگیری ماشینی آزمایش کردند. در این فرآیند، سیستم مصنوعی نمونه‌ها را فرا می‌گیرد و در نهایت، آن‌ها را تعمیم می‌دهد. این سیستم تولید شده گام مهمی به سوی تولید سخت‌افزاری کامپیوتری برمی‌دارد که شبیه نورون‌ها و سیناپس‌های مغز انسان عمل می‌کند.