ساخت شبکه عصبی فیزیکی مغز با استفاده از نانو سیم‌ها

به گزارش خبرگزاری صدا وسیما، به نقل از ستاد نانو، برای اولین بار، یک شبکه عصبی فیزیکی با استفاده از نانوسیم ساخته شد که می‌تواند با الهام از نحوه عملکرد نورون‌های مغز انسان، چیزی را به خاطر بسپارد. نتایج ساخت این طرح شبکه عصبی فیزیکی با استفاده از نانوسیم ها، مسیر را برای توسعه هوش مصنوعی کارآمد و کم مصرف باز می‌کند.

بر اساس این گزارش، نتایج این طرح محققان که ماحصل همکاری میان دانشمندان دانشگاه سیدنی و دانشگاه کالیفرنیا است در نشریه Nature Communications به چاپ رسیده است.

به گفته روومین زو، نویسنده اصلی این مقاله و محقق دانشگاه سیدنی، «این یافته‌ها نشان می‌دهد که چگونه عملکرد‌های یادگیری و حافظه الهام گرفته شده از مغز  را می توان با استفاده از شبکه‌های نانوسیم  برای پردازش داده‌های پویا استفاده کرد.»

شبکه‌های نانوسیم از سیم‌های ریزی تشکیل شده‌اند که قطری در مقیاس نانومتری دارند. سیم‌ها خود را به الگو‌هایی شبیه بازی “Pick Up Sticks” کودکان شکل می‌دهند و از شبکه‌های عصبی مانند آنچه در مغز ما است، 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 می‌شود که به تغییرات مقاومت الکترونیکی در اتصالات پاسخ می‌دهند، اتصالاتی که در آن نانوسیم‌ها با هم همپوشانی دارند. این عملکرد که به‌ «سوئیچینگ حافظه مقاومت» شناخته می‌شود، هنگامی ایجاد می‌شود که ورودی‌های الکتریکی با تغییر در هدایت روبرو شوند، مشابه آنچه در سیناپس مغز ما اتفاق می‌افتد.

در این مطالعه، محققان از این شبکه برای تشخیص و به یاد آوردن توالی پالس‌های الکتریکی مربوط به تصاویر، با الهام از نحوه پردازش اطلاعات مغز انسان استفاده کردند.

به گفته زدنکا کونسیس از محققان این طرح، «تحقیقات قبلی ما توانایی شبکه‌های نانوسیم را برای به یاد آوردن وظایف ساده ایجاد کرده است. در این طرح جدید نشان دادیم که با استفاده از داده‌های پویا که به‌صورت برخط در دسترس هستند می‌توان همین کار را کرد.

این نتایج یک قدم مهم رو به جلو است، زیرا دستیابی به توانایی یادگیری برخط (آنلاین) هنگام برخورد با مقادیر زیادی از داده‌ها که می‌توانند به طور مداوم در حال تغییر باشند، چالش برانگیز است.

 رویکرد استاندارد، ذخیره داده‌ها در حافظه و سپس آموزش یک مدل یادگیری ماشین برای استفاده از اطلاعات ذخیره شده است. اما این امر برای کاربرد‌های گسترده ممکن است به انرژی زیادی نیاز داشته باشد. رویکرد جدید ما به شبکه عصبی نانوسیم اجازه می‌دهد تا در حالت آنلاین یاد بگیرد و به یاد بیاورد در نتیجه از نظر هزینه کم مصرف‌تر است.»