ساخت یک نورون مصنوعی جدید که فعالیت مغز را تقلید می‌ کند

دانشمندان موفق به ساخت یک نورون مصنوعی شده‌اند که قادر است فعالیت بخش‌های مختلف مغز را تقلید کند.

به گزارش سرویس فناوری تک‌ناک، این فناوری راه را برای خلق ماشین‌هایی باز می‌کند که مانند انسان‌ها جهان اطراف خود را درک کنند و واکنش نشان دهند. این «ترانس نورون» می‌تواند بین عملکردهای مرتبط با بینایی، برنامه‌ریزی و حرکت جابه‌جا شود و اطلاعات را با پالس‌های الکتریکی پردازش کند، روندی که سخت‌افزار را به محاسبات زیست‌شناختی نزدیک می‌کند. تیم پژوهشی دانشگاه لافبورو، با همکاری محققانی از مؤسسه سالک و دانشگاه کالیفرنیای جنوبی، این نورون را با هدف شبیه‌سازی رفتار واقعی مغز طراحی و توسعه داده‌اند.

نورون‌های مصنوعی سنتی محدود به یک کار مشخص هستند، اما «ترانس نورون» با تنظیمات الکتریکی خود بین نقش‌های مختلف مغز جابه‌جا می‌شود. پروفسور سرگئی ساولیف از دانشگاه لافبورو می‌پرسد: «آیا مغز انسان یک دستگاه اسرارآمیز و فراتر از دسترس ما است یا روزی می‌توانیم آن را با الکترونیک بازسازی کنیم و شاید حتی نمونه‌ای قدرتمندتر بسازیم؟» او توضیح می‌دهد که یک نورون مصنوعی می‌تواند رفتارهای بینایی، حرکتی و پیش‌حرکتی را تقلید کند و این قابلیت می‌تواند به توسعه تراشه‌هایی کمک کند که وظایف پیچیده را با سخت‌افزار کم انجام دهند.

تیم تحقیقاتی برای آزمایش، سیگنال‌های الکتریکی را به ترانس نورون وارد کرد و پالس‌های آن را با داده‌های نورون‌های ماکاک (نوعی میمون) مورد مقایسه قرار داد. این دستگاه توانست الگوهای پالس سه ناحیه مغز از شلیک‌های منظم تا انفجارهای نامنظم را با دقت ۱۰۰ درصدی بازتولید کند.

پروفسور الکساندر بالانوف از دانشگاه لافبورو می‌گوید: «تغییرات کوچک الکتریکی به واحد اجازه می‌دهد که مانند نورون‌های مختلف عمل کند و نورون‌های مصنوعی ما به تغییرات محیطی مانند فشار و دما به خوبی پاسخ می‌دهند.» این نوآوری می‌تواند راه را برای سیستم‌های حسی مصنوعی، ربات‌های شبیه انسان و کامپیوترهای سریع و کم‌مصرف هموار کند.

حتما بخوانید: پیشرفت شگفت‌انگیز در هوش مصنوعی با الگوبرداری از مغز حشرات

بیشتر بخوانید: این نورون‌های مصنوعی رفتار الکتروشیمیایی سلول های مغز را بازآفرینی می‌ کنند

ترانس نورون؛ مغزی برای کامپیوتر

محققان نشان دادند که ترانس نورون فراتر از تقلید فعالیت مغز عمل می‌کند و واقعا اطلاعات را پردازش می‌نماید. زمانی که ورودی تغییر می‌کند، نرخ شلیک پالس‌های نورون نیز تغییر می‌کند و در صورت دریافت دو سیگنال هم‌زمان، پاسخ دستگاه بسته به ترتیب و زمان‌بندی آنها متفاوت است. این توانایی معمولا به چندین نورون مصنوعی نیاز دارد. انعطاف‌پذیری ترانس‌نورون مدیون «میمریستور» است؛ قطعه‌ای نانومقیاس که با عبور جریان برق تغییر شکل می‌دهد. اتم‌های نقره درون آن، پل‌های کوچکی ایجاد و از بین می‌برند و پالس‌های الکتریکی تولید می‌کنند. تغییرات دما، ولتاژ و مقاومت رفتار این پالس‌ها را تغییر و اجازه می‌دهد که نقش‌های نورونی بدون نیاز به نرم‌افزار جابه‌جا شوند.

دکتر سرگئی گپشتاین از موسسه سالک توضیح می‌دهد: «کامپیوترهای سنتی، اطلاعات را در مراحل سفت و سخت پردازش می‌کنند، اما ترانس نورون ما را به ساخت سخت‌افزاری می‌رساند که نه تنها فعالیت مغز را شبیه‌سازی می‌کند، بلکه واقعا به سبک مغز عمل می‌کند.»

ساخت سیستم عصبی رباتیک با نورون مصنوعی جدید

گام بعدی، ایجاد شبکه‌هایی از ترانس نورون‌ها در قالب «قشر مغز روی تراشه» است، که می‌تواند به ربات‌ها امکان دهد محیط خود را در زمان واقعی حس کنند و واکنش نشان دهند.

پروفسور جاشوا یانگ از دانشگاه USC می‌گوید: «این تحقیق گامی کوچک اما کلیدی در مسیر ساخت ربات‌هایی با سیستم عصبی مصنوعی است.» چنین سیستم‌هایی می‌توانند یادگیری مؤثر و مادام‌العمر را امکان‌پذیر کنند و مصرف انرژی را به حداقل برسانند. دکتر پاول بوریسوف از دانشگاه لافبورو تأکید می‌کند که این دستگاه‌ها روزی ممکن است با سیستم عصبی انسان تعامل داشته باشند، یا ابزار قدرتمندی برای مطالعهٔ آگاهی در اختیار دانشمندان قرار دهند.

این مطالعه در مجله Nature Communications منتشر شده است.