هل النظم العصبية هي مستقبل الحوسبة عالية الأداء؟

الدماغ البشري جيد بشكل ملحوظ في تخزين المعلومات ومعالجتها. في حين أن معرفتنا بكيفية عمل الدماغ ليست كاملة بأي حال من الأحوال ، يقوم العلماء والمهندسون بتطوير تقنيات حاسوبية تحاكي كيفية عمل الخلايا العصبية في الدماغ. لا يتعلق الأمر فقط ببناء أجهزة كمبيوتر أسرع ؛ يعتبر الدماغ أيضًا فعالًا للغاية في استخدام الطاقة وتشير المؤشرات المبكرة إلى أن الأنظمة العصبية يمكن أن توفر كفاءة طاقة محسّنة. هذا اعتبار مهم لأن استهلاك الطاقة والحرارة المهدرة من العوامل المحددة للإلكترونيات التقليدية.

السؤال الكبير لأولئك الذين يعملون في هذا المجال هو إلى أي مدى يجب أن نذهب في محاكاة الدماغ. هل يجب أن تكون الأنظمة المستقبلية ذات شكل عصبي - محاولة إنشاء أنظمة قريبة من الدماغ قدر الإمكان - أم يجب أن تكون مستوحاة من الدماغ ، بدلاً من تقليده؟

من الطرق الجيدة للتفكير في هذا هو العلاقة بين الطيور والطائرات. كانت رحلة الإنسان مستوحاة من الطيور وتحاكي الطائرة العديد من جوانب رحلة الطيور - وكان أبرزها جناحان. لكن الطائرة ليست بأي حال من الأحوال نسخة من طائر - فالمحركات النفاثة مختلفة تمامًا عن عضلات الجناح ، على سبيل المثال.

أربعة خبراء

هذا الأسبوع ، شارك أربعة خبراء في a مناقشة حول الدور المستقبلي للأنظمة العصبية في الحوسبة. الحدث كان برئاسة ريجينا ديتمان، وهو خبير في المواد الإلكترونية في Forschungszentrum Jülich في ألمانيا.

الجدل في قضية الحوسبة العصبية كانت كوابينا بواهن - مؤسس ومدير مختبر العقول في السيليكون بجامعة ستانفورد في كاليفورنيا - و رالف إتيان كامينغز، الذي يدير مختبر الأنظمة الحسية الحركية في جامعة جونز هوبكنز في ماريلاند.

الدعوة الحذر كانت يان لوكون - من هو كبير علماء الذكاء الاصطناعي في Meta (Facebook) وعضو في مختبر الذكاء الحسابي والتعلم والرؤية والروبوتات في جامعة نيويورك - و بيل دالي هو كبير العلماء في NVIDIA وعضو Bio-X في جامعة ستانفورد.

التكامل في 3D

بدأ Boahen النقاش بالقول إن نجاح الحوسبة العصبية يتوقف على قدرتنا على دمج المكونات وتوسيع نطاقها تمامًا مثلما حققت صناعة أشباه الموصلات نموًا أسيًا في عدد الترانزستورات على الرقاقة لسنوات عديدة. لتوضيح مدى أهمية الوقت الثابت في قانون مور هذا العصبي ، استخدم وحدة مسلية من قوة الحوسبة العصبية - دماغ الكابيبارا - والتي قارنها بدماغ الذبابة.

يعتقد بواهن أن الانتقال من البنى ثنائية الأبعاد إلى ثلاثية الأبعاد سيساعد في دفع التكامل ، ولكن هناك العديد من التحديات.

أشار Etienne-Cummings إلى أن الحوسبة العصبية مختلفة تمامًا عن الحوسبة التقليدية. على عكس النبضات الإلكترونية في الكمبيوتر ، لا تحمل طفرات الجهد في النظام العصبي معلومات ، بل إن الفواصل بين النبضات هي المهمة. بمعنى ما ، تصل النظم العصبية إلى البعد الرابع.

التطبيقات الطبية

وأكد أن النظم العصبية القائمة على سبايك ستلعب أدوارًا مهمة في دمج الأنظمة البيولوجية مع أجهزة الكمبيوتر التقليدية. وهذا من شأنه أن يؤدي إلى تقنيات طبية أفضل مثل الأطراف الصناعية ، على سبيل المثال.

في حديثه عن قيود الحوسبة العصبية ، أشار Dally إلى أن الارتفاعات هي طريقة غير فعالة لتمثيل الأرقام. هذا يعني أنها ليست مفيدة بشكل خاص للقيام بالعديد من المهام التي تقوم بها حاليًا أجهزة الكمبيوتر التقليدية. في الواقع ، قال إننا بحاجة إلى التفكير أكثر في ماهية نماذج الشبكة العصبية المناسبة للمهام - باستخدام مثال الطائر والطائرة. وقال إن النظم العصبية ستكون مفيدة لمحاكاة علم الأحياء.

وافق LeCun على الحاجة إلى التحلي بالذكاء بشأن ما ننسخه من الدماغ في أنظمة الحوسبة. وأشار إلى أن الإلكترونيات التناظرية اللازمة للحوسبة العصبية يصعب جدًا بناؤها ودمجها في الوقت الحالي ، وتساءل عما إذا كانت هناك ثورة في التكنولوجيا قادمة.

المسرعات العصبية

وقال إن الأنظمة العصبية يمكن أن تستخدم كمسرعات تقوم بمهام محددة لأنظمة الحوسبة التقليدية. ومن الأمثلة التي قدمها مسرع نظارات الواقع المعزز.

المزيد

يناقش الخبراء المسارات المحتملة للذكاء الاصطناعي الشبيه بالإنسان

لذا ، هل اقتنع الجمهور من قبل دعاة الاعصاب أم من قبل المتشككين؟ اقترح استطلاع للرأي أجراه ديتمان في بداية المناقشة أن 46٪ من الجمهور اتفقوا على أن النظم العصبية هي مستقبل الحوسبة عالية الأداء. بعد المناقشة ، ارتفعت هذه النسبة إلى 56٪ ، لذا فقد حصل عليها المصوتون.

يمكنك التسجيل لمشاهدة المناظرة هنا: مستقبل الحوسبة عالية الأداء: هل الأنظمة العصبية هي الحل؟ المناقشة برعاية المجلة الحوسبة والهندسة العصبية. تم نشره بواسطة IOP Publishing ، والذي يجلب لك أيضًا عالم الفيزياء.

• يتحدث Kwabena Boahen عن الحوسبة العصبية القائمة على السيليكون في هذا حلقة من عالم الفيزياء الأسبوعي بودكاست.

وظيفة هل النظم العصبية هي مستقبل الحوسبة عالية الأداء؟ ظهرت للمرة الأولى على عالم الفيزياء.

• كوينسمارت. أفضل بورصة للبيتكوين والعملات المشفرة في أوروبا.
• بلاتوبلوكشين. Web3 Metaverse Intelligence. تضخيم المعرفة. دخول مجاني.
• كريبتوهوك. الرادار. تجربة مجانية.
• المصدر: https://physicsworld.com/a/are-neuromorphic-systems-the-future-of-high-performance-computing/