نانوسیم‌ها در شبیه‌سازی مغز به کار گرفته شدند

برای اولین بار، یک شبکه عصبی فیزیکی با استفاده از نانوسیم‌ها ساخته شد که می‌تواند چیزی را با الهام از نحوه عملکرد نورون‌های مغز انسان به خاطر بسپارد. نتایج این پروژه راه را برای توسعه هوش مصنوعی کارآمد و کم مصرف هموار می‌کند.

نتایج این پروژه تحقیقاتی که حاصل همکاری دانشمندان دانشگاه سیدنی و دانشگاه کالیفرنیا است، در Nature Communications منتشر شده است.

رومین زو، نویسنده اصلی مقاله و محقق دانشگاه سیدنی، می‌گوید: «این یافته‌ها نشان می‌دهد که چگونه یادگیری و حافظه الهام گرفته از مغز با استفاده از شبکه‌های نانوسیم می‌تواند برای پردازش داده‌های پویا استفاده شود.

شبکه‌های نانوسیم از سیم‌های ریز با قطر در مقیاس نانومتری تشکیل شده‌اند. سیم‌ها خود را به الگوهایی شبیه به بازی کودکانه “برداشتن چوب‌ها” شکی می‌دهند و شبکه‌های عصبی را شبیه شبکه‌های مغز ما تقلید می‌کنند. از این شبکه‌ها می‌توان برای انجام وظایف خاصی مانند پردازش اطلاعات استفاده کرد.

وظایف حافظه و یادگیری با استفاده از الگوریتم‌های ساده‌ای انجام می‌شوند که به تغییرات مقاومت الکترونیکی در محل اتصال‌هایی که نانوسیم‌ها روی هم همپوشانی دارند، پاسخ می‌دهند. این عملکرد که به عنوان «تغییر حافظه مقاومتی» شناخته می‌شود، زمانی رخ می‌دهد که ورودی‌های الکتریکی تغییری در رسانایی، مشابه آنچه در سیناپس‌های مغز ما اتفاق می‌افتد، تجربه کنند.

در این مطالعه، محققان از این شبکه برای شناسایی و به خاطر سپردن دنباله‌ای از پالس‌های الکتریکی مرتبط با تصاویر، با الهام از روشی که مغز انسان اطلاعات را پردازش می‌کند، استفاده کردند.

زدینکا کونسیس، یکی از محققان این پروژه می‌گوید: «تحقیقات قبلی ما توانایی شبکه‌های نانوسیم را برای به خاطر سپردن کارهای ساده ایجاد کرده است. در این پروژه جدید نشان داده‌ایم که همین کار را می‌توان با استفاده از داده‌های پویا که به صورت آنلاین موجود است انجام داد. این نتایج گام مهمی به جلو هستند زیرا دستیابی به قابلیت یادگیری آنلاین در هنگام مواجهه با مقادیر زیادی از داده‌ها که می‌توانند دائماً در حال تغییر باشند، چالش برانگیز است. یک رویکرد استاندارد این است که داده‌ها را در حافظه ذخیره کنید و سپس یک مدل یادگیری ماشینی را برای استفاده از اطلاعات ذخیره شده آموزش دهید. اما این می‌تواند انرژی زیادی برای کاربردهای گسترده نیاز داشته باشد. “رویکرد جدید ما به شبکه عصبی نانوسیم اجازه می‌دهد تا به صورت آنلاین یاد بگیرد و به خاطر بسپارد و آن را مقرون به صرفه‌تر کند.”