حاسوب عملاق جديد يشبه الدماغ يهدف إلى مطابقة حجم الدماغ البشري

كمبيوتر فائق السرعة من المقرر أن يبدأ تشغيله في أبريل 2024 سوف ينافس المعدل المقدر للعمليات في الدماغ البشري، وفقا لباحثين في أستراليا. الآلة، التي تسمى DeepSouth، قادرة على إجراء 228 تريليون عملية في الثانية.

إنه أول حاسوب عملاق في العالم قادر على محاكاة شبكات الخلايا العصبية والمشابك العصبية (الهياكل البيولوجية الرئيسية التي تشكل نظامنا العصبي) على مستوى الدماغ البشري.

DeepSouth ينتمي إلى النهج المعروفة باسم الحوسبة العصبية، والذي يهدف إلى محاكاة العمليات البيولوجية للدماغ البشري. وسيتم تشغيله من المركز الدولي للأنظمة العصبية في جامعة غرب سيدني.

إن دماغنا هو أروع آلة حاسوبية نعرفها. من خلال توزيعها
من القدرة الحاسوبية إلى مليارات الوحدات الصغيرة (الخلايا العصبية) التي تتفاعل من خلال تريليونات من الوصلات العصبية (نقاط الاشتباك العصبي)، يمكن للدماغ أن ينافس أقوى أجهزة الكمبيوتر العملاقة في العالم، في حين أنه لا يتطلب سوى نفس الطاقة التي يستخدمها مصباح مصباح الثلاجة.

وفي الوقت نفسه، تشغل أجهزة الكمبيوتر العملاقة عمومًا مساحة كبيرة وتحتاج إلى كميات كبيرة من الطاقة الكهربائية لتشغيلها. العالم أقوى كمبيوتر خارقأطلقت حملة هيوليت باكارد إنتربرايز فرونتير، يمكنها إجراء ما يزيد قليلاً عن كوينتيليون عملية في الثانية. تبلغ مساحتها 680 مترًا مربعًا (7,300 قدم مربع) ويتطلب تشغيلها 22.7 ميجاوات.

يمكن لأدمغتنا إجراء نفس العدد من العمليات في الثانية بقدرة 20 واط فقط، بينما يتراوح وزنها بين 1.3 إلى 1.4 كيلوغرام فقط. ومن بين أمور أخرى، تهدف الحوسبة العصبية إلى كشف أسرار هذه الكفاءة المذهلة.

الترانزستورات في الحدود

في 30 يونيو 1945 عالم الرياضيات والفيزياء جون فون نيومان وصف تصميم الجهاز الجديد الكمبيوتر الآلي المتغير الإلكتروني المنفصل (Edvac). وهذا ما حدد بشكل فعال الكمبيوتر الإلكتروني الحديث كما نعرفه.

هاتفي الذكي، والكمبيوتر المحمول الذي أستخدمه لكتابة هذا المقال، وأقوى كمبيوتر عملاق في العالم، جميعهم يشتركون في نفس البنية الأساسية التي قدمها فون نيومان منذ ما يقرب من 80 عامًا. تحتوي جميعها على وحدات معالجة وذاكرة متميزةحيث يتم تخزين البيانات والتعليمات في الذاكرة وحسابها بواسطة المعالج.

لعقود من الزمن، تضاعف عدد الترانزستورات الموجودة على الرقاقة الدقيقة كل عامين تقريبًا، ملاحظة تعرف باسم قانون مور. هذا سمح لنا بالحصول على أجهزة كمبيوتر أصغر وأرخص.

ومع ذلك، فإن أحجام الترانزستورات تقترب الآن المقياس الذري. في هذه الأحجام الصغيرة، يمثل توليد الحرارة المفرط مشكلة، كما هو الحال مع ظاهرة تسمى النفق الكمي، والتي تتداخل مع عمل الترانزستورات. هذا يتباطأ وسوف تتوقف في نهاية المطاف عن تصغير الترانزستور.

وللتغلب على هذه المشكلة، يستكشف العلماء طرقًا جديدة للتعامل مع هذه المشكلة
الحوسبةبدءًا من الكمبيوتر القوي الذي نخفيه جميعًا في رؤوسنا، وهو الدماغ البشري. أدمغتنا لا تعمل وفقًا لنموذج جون فون نيومان للكمبيوتر. ليس لديهم مناطق منفصلة للحوسبة والذاكرة.

وهي تعمل بدلاً من ذلك عن طريق ربط مليارات الخلايا العصبية التي تنقل المعلومات على شكل نبضات كهربائية. يمكن تمرير المعلومات من من خلية عصبية إلى أخرى عبر وصلة تسمى المشبك العصبي. تنظيم الخلايا العصبية والمشابك العصبية في الدماغ مرن وقابل للتطوير وفعال.

لذلك، في الدماغ - وعلى عكس الكمبيوتر - تخضع الذاكرة والحساب لنفس الخلايا العصبية والمشابك العصبية. منذ أواخر الثمانينات، كان العلماء يدرسون هذا النموذج بهدف استيراده إلى الحوسبة.

التقليد من الحياة

تعتمد أجهزة الكمبيوتر العصبية على شبكات معقدة من المعالجات الأولية البسيطة (التي تعمل مثل الخلايا العصبية والمشابك العصبية في الدماغ). والميزة الرئيسية لهذا هو أن هذه الآلات هي بطبيعتها "موازية".

هذا يعني ذاك، كما هو الحال مع الخلايا العصبية والمشابك العصبية، من المحتمل أن تعمل جميع المعالجات الموجودة في الكمبيوتر تقريبًا في وقت واحد، وتتواصل جنبًا إلى جنب.

بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن الحسابات التي تجريها الخلايا العصبية والمشابك العصبية الفردية بسيطة جدًا مقارنة بأجهزة الكمبيوتر التقليدية، فإن استهلاك الطاقة يكون أصغر من حيث الحجم. على الرغم من أنه يُنظر أحيانًا إلى الخلايا العصبية على أنها وحدات معالجة، والمشابك العصبية على أنها وحدات ذاكرة، إلا أنها تساهم في كل من المعالجة والتخزين. بمعنى آخر، توجد البيانات بالفعل حيث يتطلب الحساب ذلك.

وهذا يؤدي إلى تسريع عملية حوسبة الدماغ بشكل عام لأنه لا يوجد فصل بين الذاكرة والمعالج، وهو ما يسبب التباطؤ في الآلات الكلاسيكية (فون نيومان). ولكنها أيضًا تتجنب الحاجة إلى أداء مهمة محددة تتمثل في الوصول إلى البيانات من أحد مكونات الذاكرة الرئيسية، كما يحدث في أنظمة الحوسبة التقليدية وتستهلك قدرًا كبيرًا من الطاقة.

المبادئ التي وصفناها للتو هي الإلهام الرئيسي لـ DeepSouth. وهذا ليس النظام العصبي الوحيد النشط حاليًا. ومن الجدير بالذكر مشروع الدماغ البشري (HBP)، بتمويل بموجب مبادرة الاتحاد الأوروبي. كان مشروع HBP قيد التشغيل من عام 2013 إلى عام 2023، وأدى إلى ظهور BrainScaleS، وهي آلة تقع في هايدلبرج بألمانيا، تحاكي الطريقة التي تعمل بها الخلايا العصبية والمشابك العصبية.

BrainScaleS يمكن أن يحاكي كيفية "ارتفاع" الخلايا العصبية، وهي الطريقة التي تنتقل بها النبضات الكهربائية على طول الخلية العصبية في أدمغتنا. وهذا من شأنه أن يجعل BrainScaleS مرشحًا مثاليًا لدراسة آليات العمليات المعرفية، وفي المستقبل، الآليات الكامنة وراء الأمراض العصبية والتنكسية العصبية الخطيرة.

نظرًا لأنها مصممة لتقليد الأدمغة الفعلية، يمكن أن تكون أجهزة الكمبيوتر ذات الأشكال العصبية بداية نقطة تحول. من خلال توفير قوة حوسبة مستدامة وبأسعار معقولة والسماح للباحثين بتقييم نماذج الأنظمة العصبية، فهي منصة مثالية لمجموعة من التطبيقات. لديهم القدرة على تعزيز فهمنا للدماغ والعرض أساليب جديدة للذكاء الاصطناعي.

يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.

الصورة الائتمان: ماريان أنبو جوان / Pixabay

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• المصدر https://singularityhub.com/2023/12/20/a-new-brain-like-supercomputer-aims-to-match-the-scale-of-the-human-brain/