الخلايا العصبية الاصطناعية: مستقبل أجهزة الذكاء الاصطناعي الشبيهة بالدماغ

تقوم الخلايا العصبية الاصطناعية بإحداث ثورة في طريقة تصميمنا للحواسيب من خلال محاكاة العمليات الكهروكيميائية لخلايا الدماغ الحقيقية. لقد طور العلماء في كلية الهندسة فيتربي بجامعة جنوب كاليفورنيا أجهزة شبيهة بالخلايا العصبية تحاكي السلوك الفعلي للخلايا العصبية البيولوجية، مما يمثل خطوة كبيرة إلى الأمام في مجال الحوسبة العصبية الشكل والذكاء الاصطناعي المستدام.

عصر جديد في التكنولوجيا المستوحاة من الدماغ

على عكس المعالجات الرقمية التقليدية التي تعتمد فقط على الإلكترونات، تستخدم هذه الخلايا العصبية الاصطناعية حركة الأيونات لنقل ومعالجة المعلومات. تحاكي هذه الطريقة كيفية تبادل الخلايا العصبية البيولوجية للإشارات الكهربائية والكيميائية عبر المشابك العصبية، مما يخلق شكلاً من أشكال الحوسبة أسرع وأكثر كفاءة.

يسمح الجهاز الجديد، الذي يُطلق عليه اسم الميمريستور الانتشاري، للإشارات بالتحرك عبر أيونات الفضة، مما يعيد إنشاء كيفية سلوك أيونات البوتاسيوم والصوديوم في الخلايا العصبية الحقيقية. يتيح هذا الابتكار في الأجهزة التعلم المباشر والفعال من حيث استهلاك الطاقة، وهي قدرة يمكن أن تدعم يومًا ما الذكاء الاصطناعي العام (AGI).

كيف تجعل ديناميكيات الأيونات الذكاء الاصطناعي أكثر ذكاءً

يعمل الدماغ البشري بكفاءة استثنائية، حيث يستهلك حوالي 20 واط فقط من الطاقة أثناء إدارة مليارات الخلايا العصبية. في المقابل، تتطلب أنظمة الذكاء الاصطناعي اليوم موارد حسابية هائلة. من خلال الاستفادة من الإشارات القائمة على الأيونات، يمكن للخلايا العصبية الاصطناعية تحقيق معالجة إدراكية مماثلة باستخدام طاقة أقل بكثير.

يشرح البروفيسور جوشوا يانغ، الذي قاد البحث، أن الإلكترونات تتحرك بسرعة ولكنها تفتقر إلى قابلية التكيف التي تتمتع بها الأيونات. ويلاحظ قائلاً: “يتعلم دماغنا عن طريق تحريك الأيونات، وليس الإلكترونات”. هذا المبدأ البيولوجي ألهم الفريق لاستخدام أيونات الفضة لمحاكاة ديناميكيات الدماغ داخل الدوائر النانوية.

رقائق أصغر وأذكى وأكثر استدامة

تشغل كل من هذه الخلايا العصبية نفس المساحة التي يشغلها ترانزستور واحد – وهي أصغر بكثير من التصميمات السابقة التي تطلبت عشرات أو حتى مئات الترانزستورات. يمكن لهذا التصميم المدمج أن يقلل حجم الرقائق بشكل كبير، ويقلل من استهلاك الطاقة، ويجعل أجهزة الذكاء الاصطناعي أكثر استدامة بكثير.

من الناحية العملية، يعني هذا أن الهواتف الذكية وأجهزة الذكاء الاصطناعي المستقبلية يمكنها إجراء عمليات حسابية متقدمة مع استهلاك جزء بسيط فقط من مستويات الطاقة الحالية. الهدف هو بناء أنظمة تتعلم وتتكيف وتفكر بشكل أكثر شبهاً بالدماغ البشري.

وعد الحوسبة العصبية الشكل

تمثل الحوسبة العصبية الشكل، المدعومة بـالخلايا العصبية الاصطناعية، تحولاً جذرياً عن الحوسبة التقليدية. بدلاً من تشغيل نماذج رياضية تحاكي التفكير، قد تجسد المعالجات المستقبلية الآليات الفيزيائية للتفكير نفسها. هذا لا يعزز الكفاءة فحسب، بل يمكن أيضًا أن يكشف عن رؤى جديدة حول كيفية ظهور الذكاء البيولوجي.

يخطط فريق يانغ لدمج شبكات أكبر من المشابك العصبية والخلايا العصبية الاصطناعية لاستكشاف مدى قدرتها على محاكاة الوظائف الإدراكية الحقيقية. ستختبر المرحلة التالية كيفية تعامل هذه الأنظمة مع التعلم والذاكرة والتفكير التكيفي، وهي الأسس الأساسية للذكاء الآلي الحقيقي.

الخلاصة

يسد تطوير الخلايا العصبية الاصطناعية الفجوة بين البيولوجيا والتكنولوجيا. من خلال استنساخ كيمياء وديناميكيات الدماغ في شكل أجهزة، يبني العلماء الأساس لأنظمة الذكاء الاصطناعي التي لا تتميز بالقوة فحسب، بل أيضًا بكفاءة استخدام الطاقة والاستدامة.

مع تقدم هذا المجال، يمكن لهذه الرقائق القائمة على الخلايا العصبية أن تغير الحوسبة إلى الأبد، مما يوفر آلات تتعلم مثل البشر، وتفكر بسرعة أكبر من السيليكون وتستهلك جزءًا بسيطًا من الطاقة.

اقرأ أيضًا: كتابة المنح للباحثين: كيفية البقاء مركزًا على بحثك.