تطور مذهل.. “أجهزة عصبية” جديدة مستوحاة من “الدماغ البشري”

ابتكر باحثو المعهد الكوري المتقدم للعلوم والتكنولوجيا جهازا عصبيا مستوحى من الدماغ قابل للتطوير بدرجة كبيرة من خلال الدمج المشترك بين الخلايا العصبية والمشابك في الترانزستور.

واستخدم الباحثون في ابتكارهم تقنية أشباه الموصلات المعدنية (CMOS) التكميلية للسيليكون، الأمر الذي من شأنه تقليل تكلفة الأجهزة العصبية، وتبسيط إجراءات تصنيعها في المستقبل.

وبحسب الدراسة المنشورة مؤخرا في دورية “ساينس أدفانس”، أنتج فريق البحث بقيادة يانغ كيو تشوي وسونغ يول تشوي خلايا عصبية، ومشابك عصبية تعتمد على ترانزستور واحد لأجهزة عصبية قابلة للتطوير بدرجة عالية، وأظهرت القدرة على التعرف على النص وصور الوجه.

 وجذبت الأجهزة العصبية قدرا كبيرا من الاهتمام بسبب وظائف الذكاء الاصطناعي الخاصة بها، لكنها تستهلك طاقة منخفضة للغاية أقل من 20 واط عن طريق محاكاة الدماغ البشري، ولجعل الأجهزة العصبية تعمل، فمن الضروري وجود خلية عصبية تولد ارتفاعًا عند دمج إشارة معينة، ومشبكًا يمرّر الإشارة بين خليتين عصبيتين، تمامًا مثلما يعمل الدماغ البيولوجي.

حل مبتكر

 نظرا لأن الخلايا العصبية والمشابك التي تم إنشاؤها على الدوائر الرقمية أو التناظرية تشغل مساحة كبيرة، فتظهر المعاناة من كفاءة الأجهزة وتكاليفها.

 للتغلب على هذه المشكلات، قام فريق البحث بتقليد سلوك الخلايا العصبية البيولوجية والمشابك باستخدام ترانزستور واحد، ودمجها معًا في رقاقة بحجم 8 بوصات.

 الترانزستورات العصبية المصنعة لها نفس بنية الترانزستورات للذاكرة والمنطق التي يتم إنتاجها بكميات كبيرة حاليا.

 بالإضافة إلى ذلك، أثبتت الترانزستورات العصبية لأول مرة أنه يمكن تنفيذها باستخدام “هيكل جانوس” الذي يعمل كخلايا عصبية ومشابك، تماما مثل العملات المعدنية لها رؤوس وذيول.

 من جهته قال البروفيسور يانغ كيو تشوي إن هذا العمل يمكن أن يقلل بشكل كبير من تكلفة الأجهزة عن طريق استبدال الخلايا العصبية والمشابك التي تعتمد على الدوائر الرقمية والتناظرية المعقدة بترانزستور واحد.

 بينما قال جون كيو هان، المؤلف الأول للدراسة: “لقد أثبتنا أن الخلايا العصبية والمشابك يمكن تنفيذها باستخدام ترانزستور واحد”.

وأضاف هان: “من خلال الدمج المشترك بين الخلايا العصبية والمشابك في نفس الرقاقة باستخدام عملية CMOS  القياسية، تم تحسين تكلفة الأجهزة للأجهزة العصبية، مما سيسرع من تسويق الأجهزة العصبية مستقبلا”.