ابداع یک نانو ابزار با رفتاری شبیه به مغز انسان

به گزارش ایسنا و به نقل از فیز، دانشمندان در یک پژوهش بین‌المللی موفق شدند گام قابل توجهی به سوی ابداع ماشین‌های دارای قدرت تفکر بردارند.

این گروه پژوهشی به سرپرستی "موسسه ملی علوم مواد" (NIMS) ژاپن، یک ابزار آزمایشی ابداع کردند که ویژگی‌هایی مشابه برخی از رفتارهای مغز از جمله یادگیری، حفظ کردن، فراموش کردن، بیداری و خواب را به نمایش می‌گذارد.

"جیمز گیمزوسکی" (James Gimzewski)، استاد شیمی و بیوشیمی "دانشگاه کالیفرنیا، لس آنجلس" (UCLA) و از نویسندگان این پژوهش گفت: این فناوری، سیستمی میان نظم و هرج و مرج است. روشی که این ابزار با کمک آن، تکامل می‌یابد و تغییر می‌کند، به تقلید از مغز انسان می‌پردازد و می‌تواند خود را با الگوهای رفتاری متفاوتی تطبیق دهد.

این پژوهش، یک گام ابتدایی در مسیری به شمار می‌رود که شاید نهایتا به ابداع رایانه‌هایی با قابلیت تقلید فیزیک و عملکرد مغز انسان منجر شود. شاید چنین رایانه‌هایی بتوانند مشکلاتی که رایانه‌های معمولی از عهده حل کردن آنها برنمی‌آیند، برطرف کنند و در مقایسه با آنها به نیروی کمتری نیاز داشته باشند.

این ابزار جدید، از نانوسیم‌های نقره ساخته شده که قطر آنها به صورت میانگین به 360 نانومتر می‌رسد و با یک پلیمر عایق به ضخامت حدود یک نانومتر پوشیده شده‌اند. این ابزار به طور کلی حدود 10 میلی‌متر مربع است و به قدری کوچک است که 25 عدد از آنها را برای پوشاندن یک سکه به کار برد.

این نانوسیم‌ها که روی یک ویفر سیلیکونی قرار می‌گیرند، می‌توانند ساختارهایی به هم پیوسته را تشکیل دهند که شباهت قابل توجهی به ساختارهای تشکیل دهنده "نوقشر" یا "نئوکورتکس" (neocortex) مغز دارند. این ساختارها با بخشی از مغز در ارتباط هستند که عملکردهایی مانند زبان، درک و شناخت را شامل می‌شود.

یکی از مواردی که شبکه نانوسیم‌ها را از مدارهای الکترونیکی معمولی متمایز می‌کند، این است که الکترودهای شناور در آنها موجب می‌شوند که شکل فیزیکی شبکه تغییر کند. در این پژوهش، جریان الکتریکی موجب شد که اتم‌های نقره بتوانند از میان پوشش پلیمر حرکت کنند و اتصالاتی را در محل برخورد دو نانوسیم به وجود بیاورند. در این سیستم، حدود 10 میلیون مورد از این گونه اتصالات وجود دارد که مشابه سیناپس‌های اتصال‌دهنده سلول‌های مغزی است.

پژوهشگران، دو الکترود را به این شبکه مغز مانند متصل کردند تا نحوه عملکرد آن را نشان دهند. آنها در بررسی خود، نوعی رفتار اضطراری را کشف کردند که نشان می‌دهد این شبکه، ویژگی‌هایی را به صورت کلی نمایش می‌دهد که شاید نتوان آن را به بخش‌های منفرد تشکیل دهنده نسبت داد. همین ویژگی‌ها موجب می‌شوند که این شبکه، به مغز شبیه باشد. 

پس از جاری شدن الکتریسیته در شبکه، اتصالات میان نانوسیم‌ها به مدت یک دقیقه باقی می‌مانند و فرآیند یادگیری و به خاطر سپردن در مغز را شبیه‌سازی می‌کنند. اتصالات در موارد دیگر، به صورت ناگهانی متوقف می‌شوند و فرآیند فراموش کردن را شبیه‌سازی می‌کنند.

پژوهشگران در آزمایش‌های دیگر خود دریافتند که ابزار با کاهش جریان، رفتاری نشان می‌دهد که با موارد مشاهده شده در اسکن‌های ام‌آرآی مغز یک فرد در حال خواب مطابقت دارد. رفتار شبکه نانوسیم هنگام افزایش جریان، با مغز یک فرد بیدار مطابقت دارد.

"آدام استیگ" (Adam Stieg)، دانشمند دانشگاه کالیفرنیا، لس آنجلس و از نویسندگان این پژوهش گفت: شاید روش ما برای تولید سخت‌افزارهای جدیدی که مقرون به صرفه هستند و قابلیت پردازش پایگاه داده‌های پیچیده را دارند، مناسب باشد و بدون محدودیت رایانه‌های جدید به کار خود ادامه دهد.

این پژوهش، در مجله "Scientific Reports" به چاپ رسید.