Cihazın sırrı, bilgiyi tıpatıp insan beyni gibi eşzamanlı olarak işleyen ve depolayan organik, elektrokimyasal “sinaptik transistörler“de yatıyor. Araştırmacılar, iyonları yakalayabilen organik, elektrokimyasal transistörde geçirgen, plastik bir malzemeyi ilerletti. Organik elektrokimyasal malzeme, cihazın fikir oluşturmasına olasılık tanıdı. Devreye basınç ve ışık sensörlerini entegre ettiler ve iki ilgisiz fiziksel girişi (basınç ve ışık) birbiriyle ilişkilendirmek için devreyi eğittiler. Nöromorfik devre için araştırmacılar, parmakla basınç uygulayarak bir voltajı çalıştırdı. Devrenin ışığı basınçla ilişkilendirmesini koşullandırmak için ekip, önce bir LED ampulden darbeli ışık uyguladı. Derhal arkasında ise basınç uyguladılar. Bu senaryoda, basınç Pavlov’un deneyindeki yiyecekken ışık zildir. Cihazın ilgili sensörleri her iki girişi de algıladı.
Araştırmacılar, tek sinaptik transistörleri bir nöromorfik devreye bağladı ve aygıt ilişkisel öğrenmeyi taklit etti. (Resim: Northwestern Üniversitesi)
Beş eğitim döngüsünden daha sonra devre, ışığı basınçla ilişkilendirdi. Bu sayede, ışık tek başına basınç için bir sinyal tetikledi. Beyin yarı yeteneği ile yeni transistör ve devre, enerji tüketen donanımları ve çoklu görev konusundaki sınırlı yetenekleri dahil geleneksel veri işlemin sınırlarının üstesinden gelebilir. Ayrıca beyin yarı cihazın bir takım bileşenleri arızalandığında bile sorunsuz çalışıyor.
Cihaz, enerji ve yerden tasarruf sağlıyor
Northwestern Üniversitesinden çalışmanın yazarı Jonathan Rivnay, alıştırma hakkında konuştu. Rivnay, “Çağdaş bilgisayar olağanüstüdür. Ama insan beyni örüntü tanıma, motor denetleme ve çoklu duyusal entegrasyon gibi bir takım karmaşık ve yapılandırılmamış görevlerde zahmetsizce geride bırakabilir. Bu, beynin hesaplama gücünün esas inşa taşı olan sinapsların esnekliği sayesindedir. Bu sinapslar beynin paralel, hataya dirençli ve enerji açısından verimli çalışmasını sağlar. Çalışmamız, biyoloji ile ilgili bir sinapsın temel işlevlerini taklit etti.”
Bir sanatçı insan beyni gibi düşünmeyi sağlayan yapay sinapsı tanımlama etti. (Resim: Northwestern Üniversitesi)
Geleneksel bilgi işlem sistemleri verileri ayrı birimlerde depolayıp işler. Bu da data yoğun görevlerin yüksek enerji tüketmesine neden olur. Son yıllarda araştırmacılar, insan beynindeki birleşmiş hesaplama ve depolama sürecinden ilham aldı. Ekip, bir nöron ağı gibi işlev gören bir dizi cihazla daha fazla insan beyni gibi çalışan bilgisayarlar geliştirmeye çalıştı. Doktora sonrası tahlilci Xudong Ji, yerden ve enerji maliyetlerinden tasarruf etmek için iki farklı işlevi bir araya getirmeye çalıştıklarını söyledi. Ji, “Mevcut bilgisayar sistemlerimizin egzersiz şekli, düşünce ve mantığın fiziksel olarak ayrılmasıdır. Bilgiyi işlersiniz ve bir hafıza birimine gönderirsiniz. Sonra bu bilgiyi her edinmek istediğinizde, onu geri çağırmanız gerekir. Bu iki farklı işlevi bir araya getirebilirsek, yerden ve enerji maliyetlerinden tasarruf edebiliriz.” dedi.
Sinaptik devre canlı dokuyla arayüz oluşturacak mı?
şu anda, bellek direnci (memristör) birleşik işleme ve hafıza işlevini gerçekleştirebilen en gelişmiş teknolojidir. Ama memristörlerin enerji maliyeti yüksek ve daha az biyo-uyumludur. bu nedenle biyoloji ile ilgili uygulamalarda kullanmıyorlar. Bu dezavantajlar, araştırmacıları sinaptik transistöre, bilhassa de elektrokimyasal sinaptik transistöre götürdü. Elektrokimyasal sinaptik transistörler, düşük voltajlarla, kesintisiz ayarlanabilen bellekle ve biyolojik uygulamalar için yüksek uyumlulukla çalışır. Fakat gerçi zorluklar var.
Bilim insanları, insan beyni gibi davranan sinaptik devrenin gelecekteki kullanımını açıkladı.
Araştırmacılar, insan beyni gibi öğrenmeyi sağlayan sinaptik devreyi plastik sanki yumuşak polimerlerden yapıyor. Cihazı, giyilebilir elektronikler, zeki robotikler, canlı doku ve hatta beyin ile ilk elden arayüz oluşturan implante cihazlara kolayca entegre edebilirler. Rivnay, biyolojik ortamlarla düzenli olduğu için cihazın, yeni nesil biyoelektroniklerde kritik olan canlı dokuyla aracısız temas kurma şansını yüksek buldu.
Kaynak: shiftdelete.net URL: https://shiftdelete.net/insan-beyni-gibi-ogrenen-cihaz-gelistirildi
