سامسونغ تطرح فكرة «نسخ ولصق» الدماغ في الرقائق العصبية
أعلنت شركة سامسونغ عن فكرة جديدة تقرّبنا خطوة من إنشاء رقائق عصبية قادرة على محاكاة الدماغ بشكل أفضل. الفكرة التي طرحها كبار المهندسين والعلماء في سامسونغ وجامعة هارفارد نُشرت في مجلة نيتشر إلكترونيكس في ورقة بحثية بعنوان «إلكترونيات عصبية قائمة على نسخ الدماغ ولصقه».
أعدّ الورقة البحثية كل من دونغ-هي هام، الباحث في معهد سامسونغ المتقدم للتكنولوجيا (SAIT) والأستاذ في جامعة هارفارد، وهونغ-كون بارك، أستاذ جامعة هارفارد، وسونغ-غو هوانغ، رئيس شركة Samsung SDS والرئيس التنفيذي السابق لمعهد SAIT، إضافة إلى كيم كي-نام، نائب رئيس ومدير تنفيذي في سامسونغ للإلكترونيات.
«إعادة هندسة الدماغ عبر محاكاة بنية ووظائف الشبكات العصبية على دائرة متكاملة من السيليكون كانت الهدف الأولي للهندسة العصبية، لكنها لا تزال احتمالاً بعيد المنال. لذلك انتقل تركيز الهندسة العصبية من المحاكاة الصارمة للدماغ إلى مشاريع مستوحاة من الخصائص النوعية للدماغ، بما فيها الإشارات المحفزة بالأحداث والمعالجة داخل الذاكرة. نستعرض هنا أحدث مناهج الهندسة العصبية ونقترح رؤية تعيد الإلكترونيات العصبية إلى هدفها الأصلي، أي الهندسة العكسية للدماغ»، جاء في الورقة العلمية.
جوهر الفكرة يتلخص في كلمتين: «نسخ» و«لصق». تقترح الورقة طريقة لنسخ خريطة الروابط العصبية في الدماغ باستخدام مصفوفة من النانو-إلكترودات طورها هام وبارك، ولصق هذه الخريطة في شبكة ذاكرة صلبة ثلاثية الأبعاد عالية الكثافة، وهي تقنية تتصدرها الشركة عالمياً.
وباستخدام هذا النهج القائم على النسخ واللصق، يرى المؤلفون إمكانية إنشاء شريحة ذاكرة تقارب الخصائص الحوسبية الفريدة للدماغ، مثل انخفاض استهلاك الطاقة وسهولة التعلم والتكيف مع البيئة، إضافة إلى الاستقلالية والإدراك. وظلت هذه الخصائص دائماً خارج نطاق التقنيات الحالية.
يتكون الدماغ من عدد كبير من الخلايا العصبية، ويتحكم ترتيب توصيلها في وظائف العضو. لذلك تشكل معرفة الخريطة مفتاح الهندسة العكسية للدماغ.
كان الهدف الأولي للهندسة العصبية، التي ظهرت في ثمانينيات القرن الماضي، هو محاكاة هذه البنية والوظيفة للشبكات العصبية على شريحة سيليكونية. وقد تبين أن ذلك مهمة صعبة، إذ لا يزال القليل معروفاً عن كيفية ارتباط عدد كبير من الخلايا العصبية ببعضها لإنتاج الوظائف العليا للدماغ. لذلك جرى تبسيط هدف الهندسة العصبية إلى إنشاء شريحة «مستوحاة» من الدماغ، لا محاكاته بدقة.
يقترح مؤلفو الورقة طريقة للعودة إلى الهدف الأصلي للهندسة العصبية، وهو الهندسة العكسية للدماغ. يمكن لمصفوفة النانو-إلكترودات أن تدخل إلى عدد كبير من الخلايا العصبية بفعالية، ولذلك يمكنها تسجيل إشاراتها الكهربائية بحساسية عالية. وتزوّد هذه التسجيلات الداخلية الموازية الضخمة خريطة الأسلاك العصبية بمعلومات، فتبين أين ترتبط الخلايا العصبية ببعضها وما مدى قوة هذه الروابط. وعليه، يمكن استخلاص خريطة التوصيل العصبي من هذه التسجيلات المرجعية أو «نسخها».
ويمكن بعد ذلك «لصق» الخريطة العصبية المنسوخة في شبكة ذاكرة غير متطايرة، مثل ذاكرة الفلاش التجارية المستخدمة في حياتنا اليومية في محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة (SSD)، أو ذاكرة «جديدة» مثل ذاكرة الوصول العشوائي المقاومة (RRAM)، وذلك ببرمجة كل ذاكرة بحيث تمثل موصليتها قوة كل رابط عصبي في الخريطة المنسوخة.
تخطو الورقة خطوة إلى الأمام، وتقترح استراتيجية للصق سريع لخريطة الأسلاك العصبية في شبكة الذاكرة. ويمكن لشبكة من أجهزة التخزين غير المتطايرة المصممة خصيصاً أن تتعلم وتعرض خريطة الروابط العصبية، عندما تتحكم فيها مباشرةً الإشارات المسجلة داخل الخلايا. وهذا مخطط يحمّل مباشرةً خريطة الروابط العصبية للدماغ على شريحة الذاكرة.
بما أن الدماغ البشري يضم نحو 100 مليار خلية عصبية، وعدداً من الوصلات المشبكية يفوق ذلك بنحو 1000 مرة، فإن الرقاقة العصبية النهائية ستحتاج إلى نحو 100 تريليون ذاكرة. وقد أصبح دمج هذا الكم الهائل من الذاكرة في شريحة واحدة ممكناً بفضل تكامل الذاكرة ثلاثي الأبعاد، وهي تقنية تقودها سامسونغ وفتحت حقبة جديدة في هذه الصناعة.
وبالاستفادة من خبرتها المتقدمة في تصنيع الرقائق، تخطط الشركة لمواصلة الأبحاث في مجال الهندسة العصبية، لتعزيز ريادتها في أشباه موصلات الذكاء الاصطناعي من الجيل التالي.
«الرؤية التي نقدمها طموحة جداً. لكن العمل على هدف بطولي كهذا سيوسّع حدود ذكاء الآلة وعلم الأعصاب وتقنيات أشباه الموصلات»
هذه بالتأكيد مهمة صعبة لأي شركة، إذ لا يوجد الشيفرة اللازمة لتشغيل دماغ افتراضي. ربما فتحت سامسونغ الباب أمام ذكاء اصطناعي شبيه بالبشري، لكن قد يمضي وقت طويل جداً قبل أن يبلغ أحد هذا الهدف.
