دانشمندان هوش مصنوعی زنده ساختند

پژوهشگران دانشگاه Princeton University موفق به ساخت یک سامانه نوآورانه شده‌اند که سلول‌های زنده مغزی را با تجهیزات الکترونیکی پیشرفته ترکیب می‌کند؛ دستاوردی که می‌تواند مسیر تازه‌ای برای توسعه هوش مصنوعی کم‌مصرف و همچنین مطالعه بیماری‌های عصبی باز کند. این فناوری که در قالب یک شبکه سه‌بعدی از نورون‌های زنده طراحی شده قادر است الگو‌های الکتریکی را شناسایی و پردازش کند؛ قابلیتی که تاکنون بیشتر در سامانه‌های کاملا دیجیتال دیده می‌شد.

به گزارش ساینس دیلی، این پژوهش که نتایج آن در نشریه علمی Nature Electronics منتشر شده نسل جدیدی از رایانش زیستی را معرفی می‌کند؛ جایی که مغز زنده و هوش مصنوعی در یک ساختار واحد با یکدیگر تعامل دارند.

ساخت یک مغز مصنوعی زنده در ابعاد سه‌بعدی

در تلاش‌های قبلی برای استفاده از سلول‌های مغزی در محاسبات دانشمندان معمولا نورون‌ها را روی سطوح تخت دوبعدی در پتری‌دیش‌ها یا به شکل خوشه‌های سه‌بعدی رشد می‌دادند و فعالیت آنها را از بیرون کنترل و بررسی می‌کردند، اما سامانه جدید پژوهشگران پرینستون رویکرد متفاوتی دارد؛ زیرا تجهیزات الکترونیکی مستقیما درون شبکه عصبی قرار گرفته‌اند و از داخل با نورون‌ها ارتباط برقرار می‌کنند.

تیم تحقیقاتی با استفاده از فناوری‌های پیشرفته ساخت یک شبکه سه‌بعدی از سیم‌ها و الکترود‌های فلزی میکروسکوپی ایجاد کرد. این ساختار توسط لایه‌ای بسیار نازک و انعطاف‌پذیر از اپوکسی نگه داشته می‌شود؛ ماده‌ای که به اندازه کافی نرم است تا با بافت لطیف نورون‌ها سازگار باشد.

پژوهشگران از این شبکه به‌عنوان داربست استفاده کردند تا ده‌ها هزار نورون زنده در اطراف آن رشد کنند و در نهایت یک شبکه عصبی سه‌بعدی بزرگ و قابل محاسبه شکل بگیرد.

شبکه‌ای زنده که می‌تواند یاد بگیرد

به گفته محققان این طراحی یکپارچه امکان ثبت و تحریک فعالیت الکتریکی نورون‌ها را با دقتی بسیار بیشتر از سامانه‌های قبلی فراهم کرده است. آنها بیش از شش ماه تغییرات این شبکه عصبی را زیر نظر گرفتند و روش‌هایی برای تقویت یا تضعیف ارتباط میان نورون‌های مهم آزمایش کردند.

در مرحله بعد پژوهشگران الگوریتمی طراحی کردند که بتواند الگو‌های مختلف پالس‌های الکتریکی را تشخیص دهد. در یکی از آزمایش‌ها سامانه با دو الگوی فضایی متفاوت روبه‌رو شد و توانست آنها را به‌درستی از هم تشخیص دهد. در آزمایشی دیگر نیز الگو‌های زمانی متفاوت به سیستم داده شد و شبکه باز هم موفق به تفکیک صحیح آنها شد. دانشمندان می‌گویند هدف بعدی آنها گسترش این پلتفرم برای انجام وظایف پیچیده‌تر محاسباتی است.

پاسخی به بحران مصرف انرژی در هوش مصنوعی

سرپرستی این پروژه را تیان-مینگ فو، استاد مهندسی برق و مهندسی زیستی دانشگاه پرینستون به همراه جیمز استورم و کومار مریتونجای بر عهده داشتند.

اگرچه این پروژه ابتدا برای پاسخ به پرسش‌های بنیادین علوم اعصاب طراحی شده بود اما پژوهشگران به‌تدریج متوجه شدند که این فناوری می‌تواند راهکاری برای یکی از بزرگ‌ترین مشکلات هوش مصنوعی مدرن نیز باشد: مصرف عظیم انرژی.

تیان مینگ فو در توضیح اهمیت این موضوع گفت: گلوگاه اصلی هوش مصنوعی در آینده نزدیک انرژی است. مغز انسان تنها کسری بسیار ناچیز حدود یک میلیونیم انرژی مصرفی سامانه‌های امروزی هوش مصنوعی را برای انجام وظایف مشابه مصرف می‌کند.

کومار مریتونجای، نویسنده اصلی مقاله نیز اعلام کرد شبکه‌های عصبی زیستی سه‌بعدی نه‌تنها می‌توانند به کشف راز‌های محاسباتی مغز کمک کنند بلکه احتمالا در آینده برای درک و حتی درمان بیماری‌های عصبی نیز کاربرد خواهند داشت.

متخصصان معتقدند این دستاورد می‌تواند آغازگر نسلی تازه از رایانه‌های زیستی باشد؛ سامانه‌هایی که به‌جای تکیه کامل بر تراشه‌های سیلیکونی از شبکه‌های عصبی زنده برای پردازش اطلاعات استفاده می‌کنند. چنین فناوری‌هایی در صورت توسعه موفق می‌توانند هوش مصنوعی را به‌مراتب کم‌مصرف‌تر، سازگارتر با محیط‌زیست و حتی نزدیک‌تر به شیوه عملکرد مغز انسان کنند.

انتهای پیام/