خبر یزد - ایسنا / دهه‌هاست که دانشمندان، رویای ساخت رایانه‌هایی را در سر می‌پرورانند که بیشتر شبیه مغز انسان قدرتمند و کارآمد باشند و اکنون گامی بزرگ به سوی چنین آینده‌ای برداشته‌اند.
مهندسان دانشگاه ماساچوست امهرست اولین نورون مصنوعی را ساخته‌اند که نه فقط رفتار الکتریکی نورون‌های واقعی را تقلید، بلکه با همان ولتاژ پایین نیز کار می‌کند و این عملکرد به آن اجازه می‌دهد تا به‌طور بالقوه و مستقیم با سلول‌های زنده ارتباط برقرار کند.
دانشمندان در ادامه پژوهش پیشین خود از نانوسیم‌های پروتئینی استفاده کردند که از باکتری‌ای به نام «ژئوباکتر سولفوردوکسیدانس»حاصل شده بود. این باکتری غیرمعمول می‌تواند برق تولید کند و ساختارهای پروتئینی آن به بلوک‌های سازنده کاملی برای الکترونیک الهام گرفته از زیست تبدیل شده‌اند.
بازار ![]()
شوآی فو، محقق ارشد این پژوهش و دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی برق و رایانه کامپیوتر اظهار کرد: مغز ما حجم عظیمی از اطلاعات را پردازش می‌کند، اما این کار را با قدرت فوق‌العاده کمی انجام می‌دهد. به‌عنوان مقایسه، مغز شما با حدود 20 وات برق کار می‌کند که معادل یک لامپ کم‌نور است اما سیستم‌های هوش مصنوعی بزرگ، مانند «چت جی پی تی»، برای انجام وظایف مشابه، بیش از یک مگاوات برق مصرف کنند.
این تفاوت در کارایی شگفت‌انگیز محسوب می‌شود؛ مغز انسان از نظر انرژی بیش از 100 برابر مدارهای کامپیوترهای مدرن کارآمدتر است. دلیل آن در نورون‌ها، میلیاردها سلول تخصصی در سیستم عصبی ما نهفته است که سیگنال‌هایی را با پالس‌های الکتریکی کوچک ارسال می‌کنند.
پژوهش‌های قبلی برای ساخت نورون‌های مصنوعی به دلیل نیاز به ولتاژ و توان بسیار زیاد - تا 10 برابر ولتاژ و 100 برابر انرژی بیشتر از نورون‌های طبیعی - با شکست مواجه شده است. این امر آنها را ناکارآمد و ناسازگار با سیستم‌های بیولوژیکی می‌کرد.
جون یائو، پژوهشگر ارشد این پژوهش و استادیار دانشگاه ماساچوست امهرست گفت: نورون‌های زنده در برابر آن سطح از برق دچار مشکل می‌شوند. نورون‌های مصنوعی جدید متفاوت هستند، آنها فقط با 0.1 ولت، همان سطح نورون‌های طبیعی در بدن انسان کار می‌کنند و این پیشرفت، آنها را هم کارآمد و هم از نظر بیولوژیکی سازگار می‌کند.
پیامدهای این امر گسترده است. رایانه‌هایی که از چنین مدارهای الهام‌گرفته از زیست ساخته می‌شوند، می‌توانند بسیار کارآمدتر از دستگاه‌های امروزی باشند. حتی هیجان‌انگیزتر اینکه، این نورون‌های مصنوعی می‌توانند به‌عنوان پایه و اساس دستگاه‌های الکترونیکی عمل کنند که مستقیما با بدن انسان در تعامل هستند.
در حال حاضر، دستگاه‌های پوشیدنی مانند ساعت‌های هوشمند و مانیتورهای سلامت باید سیگنال‌های بیولوژیکی کوچک را قبل از ارسال به رایانه برای پردازش، تقویت کنند. این مرحله تقویت، انرژی اضافی مصرف و طراحی را پیچیده می‌کند اما حسگرهای ساخته شده با نورون‌های مصنوعی با ولتاژ پایین می‌توانند تقویت را به‌طور کامل نادیده بگیرند و سیگنال‌های بدن را به‌طور مستقیم با حداقل انرژی بخوانند و کلید این نوآوری، نانوسیم پروتئینی از «ژئوباکتر سولفوردوکسیدانس» است.
یائو و همکارانش قبلا نیز از این نانوسیم‌ها برای ایجاد بیوفیلم با نیروی عرق که لوازم الکترونیکی شخصی را شارژ می‌کند، همچنین بینی الکترونیکی که می‌تواند بیماری را تشخیص دهد و حتی دستگاهی که از هوا برق می‌گیرد، استفاده کرده‌اند.
سایت ساینس گزارش کرد، اکنون، با توسعه نورون‌های مصنوعی، همین نانوسیم‌های باکتریایی ممکن است به پر کردن شکاف بین زیست‌شناسی و فناوری کمک کنند. در آینده، این نتایج می‌تواند به معنای رایانه‌هایی باشد که نه فقط بیشتر شبیه ما فکر، بلکه به‌طور یکپارچه با بدن ما نیز ارتباط برقرار می‌کنند.
نتایج این پژوهش در نشریه «ارتباطات طبیعت» (Nature Communications) منتشر شده است.
انتهای پیام