باحثون يبتكرون خلايا عصبية اصطناعية تشبه الدماغ البشري بدقة فائقة

تمكن فريق علمي من جامعة جنوب كاليفورنيا من تطوير خلايا عصبية اصطناعية تحاكي بدقة السلوك الكهروكيميائي للخلايا العصبية الحقيقية، في خطوة جديدة نحو حوسبة أكثر تشابهًا مع الدماغ البشري. 

يعتمد هذا الابتكار على حركة الأيونات بدلًا من الإلكترونات التقليدية، ما يمكّن هذه الخلايا من معالجة المعلومات بطريقة أقرب إلى العمليات الطبيعية في الدماغ، ويُتوقع أن يكون له تأثير كبير على مستقبل تقنيات الذكاء الاصطناعي.

خلايا اصطناعية

يقود المشروع الباحث “غوشوا يانغ” أستاذ هندسة الحاسوب والكهرباء ومدير مركز التميز في الحوسبة العصبية الشكلية، وقد ابتكر فريقه نوعًا جديدًا من الخلايا الاصطناعية أطلقوا عليه اسم «المقاومات الذاكرية الانتشارية». 

يسمح هذا التصميم بمحاكاة التعلم ونقل الإشارات العصبية داخل الدماغ، معتمداً على نفس الفيزياء التي تتحكم في حركة الأيونات عند نقاط التشابك العصبي، ويعكس مدى قرب هذه التقنية من الطبيعة البيولوجية للدماغ البشري، ما يجعلها أكثر مرونة ودقة في أداء المهام المعقدة.

كفاءة عالية

ويتميز التصميم بفاعلية كبيرة في استهلاك الطاقة، حيث تشغل كل خلية مساحة تعادل ترانزستورًا واحدًا فقط، مقارنة بالعشرات أو المئات المطلوبة في المعالجات التقليدية. 

هذه الكفاءة العالية تتيح بناء أجهزة أصغر حجمًا وأكثر قدرة على التعلم السريع، إذ يمكن للنظام التعرف على الأنماط بعد مشاهدتها مرات قليلة، بينما تتطلب أنظمة الذكاء الاصطناعي الحالية طاقة هائلة لتحقيق نتائج مشابهة، ما يضع هذا الابتكار في مقدمة تقنيات الحوسبة العصبية المستقبلية.

معالجة الأيونات

يعتمد الفريق على استخدام الأيونات في معالجة المعلومات، وهو ما يفتح آفاقًا لتطوير جيل جديد من الذكاء الاصطناعي يتميز بمرونة وكفاءة طاقية أعلى بكثير. 

ويخطط الباحثون لإجراء تجارب موسعة لربط هذه الخلايا في شبكات أكبر، بهدف اختبار قدرتها على التعلم الجماعي ومقارنة أدائها بالدماغ الطبيعي، وهو ما قد يمهد الطريق نحو أجهزة ذكية قادرة على محاكاة التفكير البشري بشكل أقرب للواقع، مع تقليل استهلاك الطاقة بشكل كبير.

تأمل الفرق البحثية أن يسهم هذا الابتكار في الانتقال التدريجي من الحوسبة الإلكترونية التقليدية إلى ما يُعرف بالحوسبة العصبية الشكلية، التي تعمل بطريقة أقرب للعقل البشري، وتتيح تطوير ذكاء اصطناعي عام أكثر فعالية وواقعية. 

وقد يكون لهذه التقنية تأثير واسع على مجالات متعددة، بدءًا من الروبوتات الذكية إلى تحليل البيانات المعقدة، وصولًا إلى تحسين أداء الشبكات العصبية الاصطناعية المستخدمة في التطبيقات اليومية.

كما يُعد هذا الإنجاز خطوة نوعية نحو دمج الحوسبة العصبية مع تقنيات التعلم الآلي، بما يمكّن الآلات من التعلم بسرعة وكفاءة أكبر، ويقلل الفجوة بين قدرات الإنسان والآلة في التعرف على الأنماط وحل المشكلات. 

وفي المستقبل، من المتوقع أن تصبح الأجهزة المعتمدة على هذه الخلايا العصبية الاصطناعية قادرة على أداء مهام متعددة بكفاءة عالية، ما يمثل تحولًا جذريًا في طريقة تصميم أنظمة الذكاء الاصطناعي والتطبيقات الحاسوبية حول العالم.