"Ηλεκτρολύτες και Εγκεφαλικές Συνάψεις: Η Αλμυρή Πλευρά της Τεχνητής Νοημοσύνης" -
Η πρωτοποριακή φύση της έρευνας με την ενδιαφέρουσα χρήση κοινών υλικών, όπως το νερό και το αλάτι, σε μια επαναστατική εφαρμογή.
Ο "άλλος" τρόπος που η τεχνητή νοημοσύνη μπορεί να αποκτήσει μια... πιο ανθρώπινη γεύση!
Η πρωτοποριακή φύση της έρευνας με την ενδιαφέρουσα χρήση κοινών υλικών, όπως το νερό και το αλάτι, σε μια επαναστατική εφαρμογή.
Ο "άλλος" τρόπος που η τεχνητή νοημοσύνη μπορεί να αποκτήσει μια... πιο ανθρώπινη γεύση!
Η τεχνητή σύναψη που αναπτύχθηκε από τους επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο της Ουτρέχτης και το Πανεπιστήμιο Sogang, αποτελεί μια επαναστατική πρόοδο στον τομέα της νευρομορφικής υπολογιστικής. Αυτή η μικροσκοπική συσκευή, με διαστάσεις 150 επί 200 μικρόμετρα, μιμείται τη συμπεριφορά μιας φυσικής σύναψης, εκείνου του βασικού συστατικού του εγκεφάλου που είναι υπεύθυνο για τη μετάδοση σημάτων μεταξύ των νευρώνων. Η συσκευή, που αναφέρεται ως iontronic memristor, περιλαμβάνει ένα μικροκανάλι σε σχήμα κώνου γεμάτο με διάλυμα νερού και αλατιού, και παρουσιάζει την ικανότητα να επεξεργάζεται περίπλοκες πληροφορίες, αντικατοπτρίζοντας τη λειτουργικότητα του εγκεφάλου μας. Αυτή η ανακάλυψη θα μπορούσε να οδηγήσει σε υπολογιστικά συστήματα που αναπαράγουν πιο πιστά τις εξαιρετικές δυνατότητες του ανθρώπινου εγκεφάλου, προσφέροντας μια νέα εποχή στην τεχνολογία όπου οι υπολογιστές θα μπορούσαν να 'σκέφτονται' και να 'νιώθουν' με τρόπους που μέχρι τώρα ήταν αδιανόητοι. Και ποιος ξέρει; Ίσως στο μέλλον, οι υπολογιστές θα ζητούν και ένα ποτήρι νερό με λίγο αλάτι για να 'ξεδιψάσουν' μετά από μια μακρά συνεδρία επεξεργασίας δεδομένων!
Πρώτη πειραματική απόδειξη για υπολογιστή που μοιάζει με εγκέφαλο με νερό και αλάτι
Πανεπιστήμιο της Ουτρέχτης [Ολλανδία]
φωτο--γραφική αναπαράσταση της σύναψης
Απόδειξη ενός υπολογιστή που μοιάζει με εγκέφαλοΘεωρητικοί φυσικοί από το Πανεπιστήμιο της Ουτρέχτης, μαζί με πειραματικούς φυσικούς από το Πανεπιστήμιο Sogang στη Νότια Κορέα, κατάφεραν να δημιουργήσουν μια τεχνητή σύναψη.
Αυτή η σύναψη λειτουργεί με νερό και αλάτι και παρέχει την πρώτη απόδειξη ότι ένα σύστημα που χρησιμοποιεί το ίδιο περιβάλλον με τον εγκέφαλό μας μπορεί να επεξεργαστεί σύνθετες πληροφορίες. Τα αποτελέσματα δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Proceedings of the National Academy of Sciences.
Σε μια προσπάθεια να βελτιώσουν την ενεργειακή απόδοση των συμβατικών υπολογιστών, οι επιστήμονες έχουν από καιρό στραφεί στον ανθρώπινο εγκέφαλο για έμπνευση. Προσπαθούν με διάφορους τρόπους να αναπαράγουν [να μιμηθούν] τις εξαιρετικές δυνατότητές του.
Αυτές οι προσπάθειες οδήγησαν στη δημιουργία υπολογιστών που μοιάζουν με τον εγκέφαλο που απομακρύνονται από την παραδοσιακή δυαδική επεξεργασία και χρησιμοποιούν αναλογικές τεχνικές [αναλογικές μεθόδους] παρόμοιες με τον εγκέφαλό μας. Ωστόσο, ενώ ο εγκέφαλός μας λειτουργεί χρησιμοποιώντας νερό και σωματίδια διαλυμένου αλατιού που ονομάζονται ιόντα ως μέσο, οι περισσότεροι σύγχρονοι υπολογιστές που βασίζονται στον εγκέφαλο [είναι εμπνευσμένοι από τον εγκέφαλο] χρησιμοποιούν κανονικά [συμβατικά] στερεά υλικά.
Αυτό εγείρει το ερώτημα: Θα μπορούσαμε να επιτύχουμε μια πιο ακριβή αναπαραγωγή του εγκεφάλου χρησιμοποιώντας το ίδιο περιβάλλον; [υιοθετώντας το ίδιο μέσο;] Αυτή η ενδιαφέρουσα πιθανότητα βρίσκεται στην καρδιά του αναδυόμενου πεδίου του νευρομορφικού υπολογισμού [field of iontronic neuromorphic computing]
Στην τελευταία μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό PNAS, οι επιστήμονες απέδειξαν για πρώτη φορά ένα σύστημα με βάση το νερό αλάτι που δείχνει την ικανότητα επεξεργασίας σύνθετων [περίπλοκων] πληροφοριών, αντανακλώντας τη λειτουργικότητα του εγκεφάλου μας.
Στην τελευταία μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό PNAS, οι επιστήμονες απέδειξαν για πρώτη φορά ένα σύστημα με βάση το νερό αλάτι που δείχνει την ικανότητα επεξεργασίας σύνθετων [περίπλοκων] πληροφοριών, αντανακλώντας τη λειτουργικότητα του εγκεφάλου μας.
Κεντρικό στοιχείο αυτής της ανακάλυψης είναι μια μικροσκοπική συσκευή διαστάσεων 150 επί 200 μικρομέτρων που μιμείται τη συμπεριφορά μιας σύναψης, ενός σημαντικού συστατικού του εγκεφάλου που είναι υπεύθυνο για τη μετάδοση σημάτων μεταξύ των νευρώνων.
Ο Tim Kamsma, υποψήφιος διδάκτορας από το Ινστιτούτο Θεωρητικής Φυσικής και το Ινστιτούτο Μαθηματικών του Πανεπιστημίου της Ουτρέχτης και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, εκφράζει τον ενθουσιασμό του, δηλώνοντας: "ενώ τεχνητές συνάψεις ικανές να επεξεργάζονται πολύπλοκες πληροφορίες υπάρχουν ήδη με βάση στερεά υλικά, τώρα δείχνουμε για πρώτη φορά ότι αυτό το κατόρθωμα μπορεί επίσης να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας νερό και αλάτι. Αναπαράγουμε αποτελεσματικά τη νευρωνική συμπεριφορά χρησιμοποιώντας ένα σύστημα που χρησιμοποιεί το ίδιο μέσο με τον εγκέφαλο."
Η συσκευή, που αναπτύχθηκε από Κορεάτες επιστήμονες και ονομάζεται iontronic [ιοντρονικό] memristor, αποτελείται από ένα μικροκανάλι σε σχήμα κώνου γεμάτο με διάλυμα νερού και αλατιού.
Κατά τη λήψη ηλεκτρικών παλμών [ερεθισμάτων], τα ιόντα μέσα στο υγρό μεταναστεύουν μέσω του καναλιού, οδηγώντας σε μεταβολές στη συγκέντρωση ιόντων.
Ανάλογα με την ένταση (ή τη διάρκεια) της ώθησης, η αγωγιμότητα του καναλιού προσαρμόζεται ανάλογα, αντανακλώντας [αντικατοπτρίζοντας] την ενίσχυση ή την αποδυνάμωση των συνδέσεων μεταξύ των νευρώνων. Ο βαθμός [η έκταση] αλλαγής στην αγωγιμότητα χρησιμεύει ως μετρήσιμος δείκτης του σήματος εισόδου.
Ένα άλλο εύρημα είναι ότι το μήκος του καναλιού επηρεάζει τη διάρκεια που απαιτείται για να διαλυθούν οι αλλαγές της συγκέντρωσης. "Αυτό υποδηλώνει τη δυνατότητα προσαρμογής των καναλιών για τη διατήρηση και επεξεργασία πληροφοριών για ποικίλες διάρκειες, και πάλι παρόμοιες με τους συναπτικούς μηχανισμούς που παρατηρούνται στον εγκέφαλό μας", λέει ο Kamsma.
Η γένεση αυτής της ανακάλυψης μπορεί να εντοπιστεί σε μια ιδέα που συνέλαβε ο Kamsma, ο οποίος ξεκίνησε τη διδακτορική του έρευνα πριν από λίγο καιρό. Μεταμόρφωσε αυτή την έννοια—με επίκεντρο τη χρήση τεχνητών καναλιών ιόντων για εργασίες ταξινόμησης—σε ένα ισχυρό θεωρητικό μοντέλο.
"Συμπτωματικά, τα μονοπάτια μας διασταυρώθηκαν με την ερευνητική ομάδα στη Νότια Κορέα κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου", λέει ο Kamsma. "Αγκάλιασαν τη θεωρία μου με μεγάλο ενθουσιασμό και ξεκίνησαν γρήγορα πειραματικές εργασίες βασισμένες σε αυτήν."
Είναι αξιοσημείωτο ότι τα αρχικά ευρήματα υλοποιήθηκαν μόλις τρεις μήνες αργότερα, ευθυγραμμίζοντας στενά με τις προβλέψεις που περιγράφονται στο θεωρητικό πλαίσιο του Kamsma. "Σκέφτηκα Ουάου!"αντανακλά. "Είναι απίστευτα ευχάριστο να παρακολουθείς τη μετάβαση από τη θεωρητική εικασία σε απτά αποτελέσματα του πραγματικού κόσμου, καταλήγοντας τελικά σε αυτά τα όμορφα πειραματικά αποτελέσματα."
Είναι αξιοσημείωτο ότι τα αρχικά ευρήματα υλοποιήθηκαν μόλις τρεις μήνες αργότερα, ευθυγραμμίζοντας στενά με τις προβλέψεις που περιγράφονται στο θεωρητικό πλαίσιο του Kamsma. "Σκέφτηκα Ουάου!"αντανακλά. "Είναι απίστευτα ευχάριστο να παρακολουθείς τη μετάβαση από τη θεωρητική εικασία σε απτά αποτελέσματα του πραγματικού κόσμου, καταλήγοντας τελικά σε αυτά τα όμορφα πειραματικά αποτελέσματα."
Ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός
ο Kamsma υπογραμμίζει τη θεμελιώδη φύση της έρευνας, υπογραμμίζοντας ότι η ιοντρονική νευρομορφική Πληροφορική, ενώ βιώνει ταχεία ανάπτυξη, βρίσκεται ακόμη στα σπάργανα.
Το προβλεπόμενο αποτέλεσμα είναι ένα σύστημα υπολογιστών πολύ ανώτερο σε απόδοση και κατανάλωση ενέργειας σε σύγκριση με τη σημερινή τεχνολογία. Ωστόσο, το αν αυτό το όραμα θα υλοποιηθεί παραμένει ασαφές [κερδοσκοπικό] σε αυτή τη συγκυρία. Παρ ' όλα αυτά, ο Kamsma θεωρεί τη δημοσίευση ως ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός.
"Αντιπροσωπεύει μια κρίσιμη πρόοδο προς τους υπολογιστές όχι μόνο ικανούς να μιμούνται τα πρότυπα επικοινωνίας του ανθρώπινου εγκεφάλου αλλά και να χρησιμοποιούν το ίδιο μέσο"[περιβάλλον], ισχυρίζεται. "Ίσως αυτό τελικά να ανοίξει το δρόμο για υπολογιστικά συστήματα που αναπαράγουν τις εξαιρετικές δυνατότητες του ανθρώπινου εγκεφάλου πιο πιστά"
πηγή
https://phys.org/news/2024-04-experimental-proof-brain-salt.html
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου