كمبيوتر في حجم عقلة الأصبع يحاكي أداء المخ البشري

تمكن علماء من إنتاج شريحة إلكترونية تحاكي عملية التنظيم التي يقوم بها المخ البشري تحتوي على مليون وحدة كمبيوترية مضغوطة تسمى العصبون
ويقول فريق العمل المنتج لتلك الشريحة إن الكمبيوتر الخارق في حجم طابع البريد.
وتتصل كل عصبون ب 256 عصبون ليتمكن هذا العدد من التعرف على تفاصيل أي مشهد مرئي حقيقي اعتمادا على قدر قليل جدا من الطاقة.
يأتي تصميم الشريحة الجديدة تكليلا لجهود التعاون الذي استغرق وقتا طويلا بين عدة جهات قادتها شركة أي بي إم إلى الانتهاء من هذا المشروع العلمي الذي نُشر في مجلة العلوم، ذي جورنال ساينس.
قال كبير معدي الدراسة، دهرمندرا مودها، لبي بي سي إن الإجمالي التراكمي يعادل العمل الذي من الممكن أن يقوم به الفرد في 200 سنة.
وأضاف أن هذا المعالج الإلكتروني هو ماكينة جديدة لعصر جديد . ولكن الأمر سوف يستغرق بعض الوقت حتى تنتج تلك الشريحة، التي أطلق عليها العلماء اسم ترونورث، في شكلها النهائي ويبدأ استغلالها تجاريا.
يرجع ذلك إلى أن برامج التشغيل أعدت من الصفر لتستخدم في تشغيل هذا النوع من الشرائح. لذلك فهي مختلفة عن الأسلوب التقليدي الذي ظهر في الأربعينيات من القرن العشرين والذي تعتمد عليه كل أجهزة الكمبيوتر الحديثة تقريبا.
والتصميم الحالي، الذي يتضمن فصل المعالجات الإليكترونية عن وحدات الذاكرة، هو عبارة عن توفيق طبيعي لمتتابعات وعمليات رياضية.
رغم ذلك، يقال إن البنية المتشابكة إلى حد بعيد والمحاكية لعمل المخ البشري، التي يُشار إليها بأنظمة نيروفورماتيك مثل ترونورث، توفر قدرا أكبر من الكفاءة في التعامل مع كميات كبيرة من البيانات في نفس الوقت.
يقول مودها إن شريحتنا تتكامل مع العمليات الكمبيوترية والاتصال والذاكرة.
واستبدلت المعالجات المزدوجة والصفرية هنا بأخرى تقوم بعمليات كمبيوترية في شكل رؤوس. فعندما تصبح المدخلات نشطة بما فيه الكفاية، يولد العصبون الخاص بوحدة ترونورث رؤوسا ويرسلها عبر الشريحة إلى باقي العصابين مقربا إياهم من المدخل الخاص بهم.
لذلك، كان من الضروري أن تكتب البرمجيات بشكل مختلف تماما عن المستخدم في كتابة نظم الشبكات ذات الرؤوس.
وترى صوفي، زميلة الاكاديمية الملكية للهندسة والأكاديمية الملكية، إن هناك دورا مستقبليا كبيرا سوف يلعبه الجيل القادم من استراتيجيات تشغيل الكمبيوتر التي تقوم عليها فكرة الشريحة الخارقة.
وأضافت صوفي أنه من الواضح أن المعالجة العددية تزداد صعوبة أثناء تنفيذ هذه المهام.
وأخبرت بي بي سي أيضًا بأن صور غوغل، على سبيل المثال، تقوم بمهمة رائعة للتعرف على صورة قطة، ولكنها تستخدم نظم كمبيوتر معقدة للغاية.
تتكون شريحة ترونورث بصفة أساسية من معالجالت إلكترونية أساسية محاكية للشبكات العصبية. وتحتوي كل وحدة منها على 256 عصبون أطلقتها شركة آي بي إم في 2011.
وتمكن فريق العمل بقيادة مودها من تصميم شبكة متداخلة تتكون من 64 × 64 معالج أساسي في كل شريحة لتنتج مليون عصبون إجمالا.
ولأن كل عصبون متصل ب 256 آخرين، تنتج الشريحة الواحدة حوالي 256 مليون وصلة أو شبكة.
وأوضح مودها في عجالة أنه أمر قابل للتوسع ، إذ أنه من الممكن توصيل المزيد من الوحدات مع بعضها البعض لنحصل على تجميع أكثر قوة.
وأضاف أن الأمر لا يقتصر على تحسن بنسبة 10 – 15 في المئة، فأنت تتحدث عن المزيد والمزيد من ترتيبات الزخم.
ومن أجل إلقاء الضوء على قدرات ترونورث، برمج مودها وفريقه تلك الشريحة لتقوم بخداع الإدراك البصري.
فقام الفريق باستخدام مقطع فيديو مصور لبرج جامعة ستانفورد وحللت شريحة واحدة الصور المتحركة التي يتضمنها الفيديو وتعرفت على مساحة نقاط الشاشة التي تعرض المشاة، وراكبي الدراجات، والسيارات، والحافلات، والشاحنات أسفل البرج.
وتعد هذه المهام من أكثر ما يبرع المخ البشري في تنفيذه في حين تعاني أجهزة الكمبيوتر التقليدية أثناء القيام بها.
توقع مودها أن يكون لتلك الشريحة الجديدة تطبيقات لا حصر لها في المستقبل بدءا من النظارات التي تساعد المكفوفين على استكشاف الطريق وانتهاء إلى الروبوت الذي يزيل آثار الكوارث.
ولكن هناك بعض التطلعات صعبة المنال التي يأمل البعض في الوصول إليها من خلال هذا الاختراع أو ربما يتوق البعض إلى تحقيقها.
كما يعمل أستاذ هندسة الكمبيوتر بجامعة مانشستر، ستيف فيربر، على مشروع طموح مماثل لمحاكاة المخ البشري يُدعى سبيناكر . وتستخدم تلك المبادرة استراتيجية أكثر مرونة تعتمد على اتصال العصابين ببعضها البعض دون أسلاك.
وقال فيربر لبي بي سي إن الوقت هو الذي سيخبرنا عن نجاح أي من الاستراتيجيتين في التطبيقات المختلفة.
وأضاف أن الشريحة التي أنتجتها آي بي إم كانت الأهم نظرا لدرجة التعقيد الكبيرة التي يتمتع بها الاتصال بين مكوناتها.
وقال: اعتقد أن أهميتها مرهونة باستمرارهم في برنامجهم البحثي، ولكني أراها أيضًا خطوة جريئة ومثيرة للاهتمام على الطريق إلى المزيد من التكامل.
وتابع: إنها خطوة في البرنامج الذي أشك في أنهم يعرفون إلى ماذا سينتهي.
ومن جانبها، أوضحت صوفي ويلسون أن كفاءة ترونورث، التي تستخدم في إنتاج كمبيوتر خارق هائل، لم تتجاوز كثيرا أحدث الأدوات الصغيرة مثل الهاتف الذكي والكاميرات المصممة لتقليل استهلاك البطاريات.
قالت صوفي إن كاميرات الهواتف الذكية يمكنها التعرف على الوجوه.
وتطرقت أيضًا إلى شريحة منافسة تنتجها شركة تُدعى موفيديوس الذي وصفته بأنه يفتقر إلى القابلية للاستخدام لأغراض مختلفة كما هو الحال بالنسبة لترونورث وذلك لأنه مصمم للاستخدام في معالجة الصور فقط، ولكنه يستهلك طاقة أقل من ترونورث.
وينقل المنتج، الذي من المتوقع أن نراه في الأجهزة المطروحة في الأسواق العام المقبل، بعض عناصر استراتيجية تصميم الكمبيوتر المشغله له من المخ البشري.