محققان دانشگاه سیدنی و موسسه ملی علوم مواد (NIMS) در ژاپن یک شبکه مصنوعی از نانوسیم‌ها را شناسایی کرده‌اند که می‌تواند به‌گونه‌ای تنظیم شود که همانند مغز بر اثر تحریک الکتریکی واکنش نشان دهد. در واقع این شبکه مصنوعی نانوسیم‌ها را می توان تنظیم کرد تا مانند مغز پاسخ دهد.
شبکه مصنوعی از نانوسیم‌ها که مثل مغز عمل می‌کنند
پژوهشگران تیم تحقیقاتی بین‌المللی به سرپرستی جوئل هوچستتر با همکاری زدنکا کانچیچ و تومونوبو ناکایاما دریافتند که وقتی شبکه نانوسیم‌ها در حالتی شبیه به مغز باشد، می‌تواند وظایفی نظیر عملکرد مغز را انجام دهد.
به گفته محققان، این نشان می‌دهد که ماهیت اساسی هوش فیزیکی است و این یافته فرصت‌های جدید و مهیجی را برای توسعه هوش مصنوعی فراهم می‌کند. نتایج این مطالعه در مجله Nature Communications منتشر شده است.
جوئل هوچستتر از دانشگاه سیدنی می‌گوید: «ما از سیم‌هایی به طول ۱۰ میکرومتر و ضخامت ۵۰۰ نانومتر که به‌طور تصادفی در صفحه دو بعدی چیده شده‌اند، استفاده کردیم. در جایی که سیم‌ها با هم همپوشانی دارند، آن‌ها مانند سیناپس‌های بین نورون‌ها، اتصالی الکتروشیمیایی را ایجاد می‌کنند. ما دریافتیم که سیگنال‌های الکتریکی از طریق این شبکه به‌طور خودکار بهترین مسیر را برای انتقال اطلاعات پیدا می‌کنند. این معماری اجازه می‌دهد تا شبکه مسیرهای قبلی را از طریق سیستم به خاطر بسپارد.»
با کمک شبیه‌سازی‌ها، این تیم تحقیقاتی یک شبکه نانوسیم دلخواه را آزمایش کرد تا تعیین کند که چگونه این سامانه برای حل وظایف اساسی می‌تواند مهندسی شود.
اگر مسیرها بیش از حد منظم و قابل پیش‌بینی باشند، در تولید خروجی‌های پیچیده، ناکام می‌مانند. اگر شبکه تحت فشار سیگنال‌های الکتریکی باشد، خروجی کاملاً آشفته و بی‌فایده برای حل مسئله خواهد بود. سیگنال ایده‌آل برای ایجاد یک خروجی مفید، در لبه این حالت آشفته قرار دارد.
زدنکا کانچیچ می‌گوید: «برخی نظریه‌ها در علوم اعصاب حاکی از آن است که ذهن انسان می‌تواند در این لبه هرج و مرج یا وضعیت بحرانی کار کند. برخی از دانشمندان علوم مغز و اعصاب فکر می‌کنند که در این حالت است که ما به حداکثر عملکرد مغز می‌رسیم.»
پروفسور کونچیچ استاد مشاور دکتری هاچستر است و در بخش همگرایی بین هوش مصنوعی و علوم نانو کار می‌کند.
کانچیچ افزود: «آنچه در مورد این نتیجه بسیار هیجان‌انگیز بوده، این است که نشان می‌دهد این نوع شبکه‌های نانوسیم را می‌توان در سیستم‌هایی با پویایی جمعی متنوع مغز مانند تنظیم کرد، که می‌تواند برای بهینه‌سازی پردازش اطلاعات از آن استفاده شود.»
در شبکه نانوسیم، اتصالات بین سیم‌ها سیستم را قادر می‌سازد تا عملیات و حافظه را در یک سیستم واحد ادغام کند. این فناوری با کامپیوترهای استاندارد که معمولاً دارای عملیات جداگانه (CPU) و حافظه (RAM) هستند، متفاوت است. این اتصالات مانند ترانزیستورهای کامپیوتر عمل می‌کنند اما با یک ویژگی جالب اضافی، یعنی یادآوری اینکه سیگنال‌ها قبلاً آن مسیر را طی کرده‌اند. به همین ترتیب، آن‌ها «ممریستورها» نامیده می‌شوند.
این نوع حافظه شکل فیزیکی به خود می‌گیرد که در آن اتصالات در نقاط تلاقی بین نانوسیم‌ها مانند سوئیچ‌ها عمل می‌کنند.
محققان دانشگاه سیدنی در حال همکاری نزدیک با همکاران مرکز بین‌المللی مواد نانو آرشیکتکتونیک در NIMS در ژاپن و UCLA هستند.
