لا يوجد جهاز كمبيوتر قوي ومعقد مثل الدماغ البشري. يمكن لكتل الأنسجة الموجودة في جماجمنا معالجة المعلومات بمعدل وسرعة لا تستطيع تكنولوجيا الكمبيوتر الوصول إليها.
إن مفتاح نجاح الدماغ هو كفاءة الخلية العصبية، التي تعمل كمعالج وجهاز ذاكرة، على عكس الوحدات المنفصلة ماديا في معظم أجهزة الحوسبة الحديثة.
كانت هناك العديد من المحاولات لجعل الحوسبة أكثر شبهًا بالدماغ، ولكن هناك جهدًا جديدًا يأخذ كل ذلك خطوة أخرى إلى الأمام، من خلال دمج أنسجة المخ البشرية الحقيقية مع الإلكترونيات.
يطلق عليه Brainoware وهو يعمل. قام فريق بقيادة المهندس فنغ جو من جامعة إنديانا بلومنجتون بتكليف مهام مثل التعرف على الكلام والمسائل الرياضية مثل التنبؤ بالمعادلات الخطية.
لقد كان أقل دقة قليلاً من جهاز كمبيوتر خالص يستخدم الذكاء الاصطناعي، لكن البحث يثبت خطوة أولى مهمة في نوع جديد من هندسة الكمبيوتر.
ومع ذلك، بينما اتبع قوه وزملاؤه المبادئ التوجيهية الأخلاقية في تطوير البرمجيات الدماغية، أشار العديد من الباحثين من جامعة جونز هوبكنز في الملاحظات ذات الصلة. الالكترونيات الطبيعية وهذا يوضح أهمية وضع الأخلاقيات في الاعتبار عند تطوير هذه التكنولوجيا بشكل أكبر.
لينا سميرنوفا، وبريان كافو، وإريك سي، الذين لم يشاركوا في الدراسة. جونسون، تحذير“مع تزايد تطور هذه الأنظمة العضوية، سيصبح من المهم بشكل متزايد للمجتمع استكشاف عدد لا يحصى من القضايا العصبية المحيطة بأنظمة الحوسبة الحيوية التي تشمل الأنسجة العصبية البشرية.”
إن العقل البشري مدهش إلى حد مذهل. لديها تقدير 86 مليار خلية عصبيةفي المتوسط، و ما يصل إلى كوادريليون من المشابك العصبية. يتم توصيل كل خلية عصبية 10.000 خلية عصبية أخرىاستمرار إطلاق النار والتفاعل مع بعضهم البعض.
حتى الآن، فإن أفضل محاولاتنا لمحاكاة نشاط الدماغ في نظام اصطناعي لم تخدش السطح إلا بالكاد.
في عام 2013، حاسوب Riken K – الذي كان حينها أحد أقوى أجهزة الكمبيوتر العملاقة في العالم – لقد حاول تقليد الدماغ. باستخدام 82944 معالجًا وبيتابايت من الذاكرة الرئيسية، استغرق الأمر 40 دقيقة لمحاكاة ثانية واحدة من النشاط من 1.73 مليار خلية عصبية متصلة بواسطة 10.4 تريليون نقطة تشابك عصبي، أي ما يعادل 1 إلى 2% فقط من الدماغ.
وفي السنوات الأخيرة، حاول العلماء والمهندسون الوصول إلى قدرات الدماغ، وتصميم أجهزة وخوارزميات تحاكي بنيته وطريقة عمله. معروف ك الحوسبة العصبيةإنه يتحسن ولكنه يستهلك الكثير من الطاقة، ويستغرق تدريب الشبكات العصبية الاصطناعية وقتًا طويلاً.
اتخذ جو وزملاؤه نهجًا مختلفًا، باستخدام أنسجة دماغية بشرية حقيقية تمت زراعتها في المختبر. تتطور الخلايا الجذعية البشرية متعددة القدرات إلى أنواع مختلفة من خلايا الدماغ التي يتم تنظيمها في أدمغة صغيرة ثلاثية الأبعاد تسمى العضيات، مكتملة بالوصلات والهياكل.
هذه ليست أدمغة حقيقية، ولكنها ترتيبات من الأنسجة دون أي شيء يشبه الفكر أو العاطفة أو الوعي. إنها مفيدة لدراسة كيفية تطور الدماغ ووظائفه دون الحاجة إلى التواجد حول إنسان حقيقي.
يتكون Brainoware من عضويات دماغية متصلة بمجموعة من الأقطاب الكهربائية الدقيقة عالية الكثافة باستخدام نوع من الشبكات العصبية الاصطناعية. حساب الخزان. يحمل النبض الكهربائي المعلومات إلى العضو العضوي، حيث تتم معالجة المعلومات قبل أن يقوم البرنامج الدماغي بإخراج حساباته في شكل نشاط عصبي.
يتم استخدام أجهزة الكمبيوتر العادية لطبقات الإدخال والإخراج. يجب تدريب هذه الطبقات على العمل مع العضو العضوي، وتقرأ طبقة الإخراج البيانات العصبية وتقوم بالتصنيفات أو التنبؤات بناءً على المدخلات.
ولتوضيح النظام، قام الباحثون بتغذية Brainoware 240 مقطعًا صوتيًا لثمانية متحدثين ذكور يصدرون أصواتًا متحركة يابانية، وطلبوا منهم تحديد صوت شخص معين.
لقد بدأوا مع أركانويد بريء؛ وبعد يومين من التدريب، تمكنت شركة Brainware من التعرف على المتحدث بدقة تصل إلى 78 بالمائة.
طُلب من Brainware أيضًا إجراء تنبؤات خريطة خنان، نظام ديناميكي يُظهر سلوكًا فوضويًا. كان كل يوم يمثل حقبة تدريب، حيث تركوه دون إشراف لمدة أربعة أيام، وكانوا قادرين على التنبؤ بالرسم البياني بدقة أفضل من الشبكة العصبية الاصطناعية دون وحدة ذاكرة طويلة قصيرة المدى.
كانت البرمجيات الدماغية أقل دقة قليلًا من الشبكات العصبية الاصطناعية ذات وحدات الذاكرة الطويلة وقصيرة المدى، لكن كل شبكة من تلك الشبكات خضعت لـ 50 حقبة تدريب. حقق Brainoware نفس النتائج في أقل من 10 بالمائة من وقت التدريب.
“بسبب اللدونة العالية والقدرة على التكيف للعضويات، فإن السلك الملحوم يتمتع بالمرونة للتغيير وإعادة التنظيم استجابة للتحفيز الكهربائي، مما يسلط الضوء على قدرته على حوسبة الخزان التكيفي.” يكتب الباحثون.
لا تزال هناك قيود كبيرة، بما في ذلك الحفاظ على الكائنات العضوية حية وصحية ومستويات استهلاك الطاقة للأجهزة الطرفية. ولكن بالنظر إلى الأخلاقيات، فإن البرامج الدماغية لها آثار ليس فقط على الحوسبة، ولكن أيضًا على فهم أسرار الدماغ البشري.
“قد تمر عقود قبل أن يتم تطوير أنظمة الحوسبة الحيوية العامة، ولكن هذا البحث لديه القدرة على توليد رؤى أساسية حول آليات التعلم والنمو العصبي والآثار المعرفية للأمراض التنكسية العصبية.” يكتب سميرنوفا وكافو وجونسون.
“سيمكننا هذا من تطوير نماذج ما قبل السريرية للضعف الإدراكي لاختبار علاجات جديدة.”
نشرت في الأطروحة الالكترونيات الطبيعية.
“مهووس البيرة. النينجا الشرير لثقافة البوب. عالم القهوة في الحياة. مدرس محترف للإنترنت. مدرس اللحوم.”