علماء أمريكيون يقتربون من تطوير أنظمة كمبيوتر تحاكي الدماغ

كشف علماء أمريكيون أنهم يقتربون من تحقيق حلم تطوير أنظمة كمبيوتر جديدة يمكنها أن تقوم بتقليد عمل الدماغ وتكراره، وذلك عبر تصميم شرائح إلكترونية تستطيع محاكاة آلية تكيُّف أعصاب الدماغ واستجابتها للمعلومات الجديدة التي تصلها.

فقد أعلن باحثون في معهد ماساتشوسيتس للتكنولوجيا في الولايات المتحدة إن من شأن الشرائح الإلكترونية الجديدة أن تحدث في نهاية المطاف تواصلا بين الأطراف الاصطناعية والدماغ.

وأضافوا أيضا أن الشرائح ستمهِّد الطريق أيضا أمام اختراع آليات جديدة تتميَّز بالذكاء الاصطناعي.

يُشار إلى أن الدماغ يحتوي على حوالي 100 مليار خلية عصبية تشكِّل كلُّ منها مشابك توصيل، أي وصلات بين الخلايا العصبية التي تتيح تدفُّق المعلومات، مع العديد من الخلايا الأخرى.
لدونة

وتُعرف مثل تلك الخاصيَّة بـ "الليونة" أو "اللدونة"، ويُعتقد أنها تدعِّم العديد من وظائف الدماغ، كالتعلُّم والذاكرة.



"يمكننا تدوير العوامل المتغيرة في الدارة لتطابق قنوات أيونية معينة... ونحن لدينا الآن طريقة لرصد كل عملية أيونية تحدث في الخلية العصبية"


البروفيسور تشي-سانغ بون، رئيس فريق باحثين في معهد ماساتشوسيتس الأمريكي

وقد تمكَّن فريق معهد ماساتشوسيتس، بقيادة العالم تشي-سانغ بون، بالفعل من تصميم شريحة كمبيوتر يمكنها أن تحاكي نشاط مشبك دماغي بمفرده.

ويعتمد نشاط تلك المشابك على ما يُدعى بـ "القنوات الأيونية" التي تضبط عملية تدفُّق الذرات المشحونة، كذرات الصوديوم والبوتاسيوم والكالسيوم.

وتحتوي الشريحة الدماغية (الشريحة الإلكترونية الجديدة) على نحو 400 ترانزيستور (جهاز بث)، وقد جرى ربطها وشبكها مع بعضها بطريقة تتيح محاكاة دارة الدماغ.
قنوات أيونية

ويتدفق التيار عبر أجهزة البث (الراديو) تلك بنفس طريقة تدفُّق الأيونات عبر "القنوات الأيونية" في الخلية الدماغية.

وحول ذلك قال كبير الباحثين بون: "يمكننا تدوير العوامل المتغيرة في الدارة لتطابق قنوات أيونية معينة... ونحن لدينا الآن طريقة لرصد كل عملية أيونية تحدث في الخلية العصبية."

ويبدو أن علماء الأعصاب معجبون بما توصَّل إليه زملاؤهم الباحثون في معهد ماساتشوسيتس.

"إنها تمثِّل تقدما كبيرا في الجهود الرامية لإدماج

ما نعرفه عن بيولوجيا الأعصاب واللدونة التشابكية

 (أي مرونة المشابك العصبية) ضمن شرائح الكمبيوتر"

البروفيسور ديان بونومانو، 

أستاذ علم بيولوجيا الأعصاب في جامعة كاليفورنيا

وحول الشريحة الجديدة، قال البروفيسور ديان بونومانو، أستاذ علم بيولوجيا الأعصاب في جامعة كاليفورنيا: "إنها تمثِّل تقدما كبيرا في الجهود الرامية لإدماج ما نعرفه عن بيولوجيا الأعصاب واللدونة التشابكية (أي مرونة المشابك العصبية) ضمن شرائح الكمبيوتر."
"واقعية بيولوجية"

وأضاف البروفيسور بونومانو قائلا: "إن مستوى الواقعية البيولوجية (لتطبيقات الشريحة الإلكترونية الجديدة) مثير للإعجاب."

ويخطط فريق الباحثين الآن لاستخدام الشريحة التي صمموها لبناء أنظمة تحاكي وظائف عصبية محددة، كعملية التجهيز أو التفاعل المرئي."

وقد تكون سرعة أداء مثل تلك الأنظمة أكبر بكثير من سرعة أجهزة الكمبيوتر، والتي تستغرق ساعات أو حتى أياما للقيام بمحاكاة دارة دماغية. لا بل قد تثبت الشريحة الجديدة في نهاية المطاف أنها أسرع من العملية البيولوجية ذاتها.