الکترونیک کشسان نورومورفیک: وقتی سختافزار مثل مغز فکر میکند
فراایران-الکترونیک کشسان نورومورفیک: وقتی سختافزار مثل مغز فکر میکند. کامپیوترهای کنونی، هر چقدر هم قدرتمند باشند، در برابر یک شبکه عصبی بیولوژیکی از نظر مصرف انرژی و انعطافپذیری ضعیف هستند. مغز انسان با تنها بیست وات برق کار میکند، در حالی که اجرای یک مدل هوش مصنوعی پیشرفته ممکن است نیاز به صدها هزار وات داشته باشد. گروهی از محققان با الهام از این واقعیت، مسیری کاملاً متفاوت در طراحی سختافزار پیمودهاند: الکترونیک کشسان نورومورفیک.
نورومورفیک چیست؟
واژه «نورومورفیک» ترکیبی از دو کلمه یونانی به معنای «عصب» و «شکل» است. سختافزار نورومورفیک، به جای اینکه مثل پردازندههای سنتی عملیات را یکبهیک و به صورت متوالی انجام دهد، اطلاعات را موازی و از طریق شبکهای از اتصالات پردازش میکند؛ درست مثل سیناپسهای مغز. در این معماری، هر «نورون مصنوعی» یاد میگیرد که به کدام سیگنالها پاسخ دهد و کدامها را نادیده بگیرد.
نقش انعطافپذیری فیزیکی
اما نوآوری اصلی در این تحقیق جدید، ترکیب نورومورفیک با الکترونیک کشسان است. اغلب تراشههای امروزی روی بستر سیلیکون سخت ساخته میشوند. این مواد شکستنی هستند و نمیتوانند خم شوند. اما محققان نشان دادهاند که میتوان مدارهای نورومورفیک را روی بسترهای کشسان و قابل انحنا پیادهسازی کرد؛ موادی که میتوانند کشیده شوند، خم شوند و به شکلهای مختلف درآیند بدون اینکه عملکرد الکترونیکیشان مختل شود.
کاربردهای پزشکی
این ترکیب کاربردهای پزشکی شگفتانگیزی دارد. تصور کنید یک تراشه هوشمند که میتوان آن را مستقیماً روی سطح مغز یا اطراف اعصاب قرار داد تا سیگنالهای عصبی را پردازش کند. برخلاف تراشههای سخت فعلی که با بافتهای نرم بدن سازگاری ندارند، این دستگاههای کشسان میتوانند با حرکات طبیعی بدن هماهنگ شوند. کاربردهای بالقوه شامل درمان بیماری پارکینسون، کمک به بازتوانی بیماران سکته مغزی و حتی رابطهای مستقیم مغز-کامپیوتر میشوند.
کاربردهای رباتیک و پوشیدنی
خارج از پزشکی نیز این فناوری جذابیت زیادی دارد. رباتهایی که باید در محیطهای پیچیده و ناهموار کار کنند، نیاز به سنسورهایی دارند که هم انعطافپذیر باشند و هم بتوانند اطلاعات محیطی را بلادرنگ پردازش کنند. الکترونیک کشسان نورومورفیک میتواند پوست مصنوعی هوشمندی ایجاد کند که به لمس، فشار و دما حساس باشد؛ درست مثل پوست انسان. در دنیای لباسهای هوشمند و دستگاههای پوشیدنی نیز این فناوری میتواند دستگاههایی بسازد که با بدن یکپارچه شوند.
چالشهای پیش رو
با وجود این پتانسیل بالا، راه زیادی مانده است. ساختن مواد کشسانی که بتوانند بارها کشیده و رها شوند بدون اینکه خواص الکترونیکیشان را از دست بدهند، یک چالش مواد علمی جدی است. برنامهریزی و آموزش شبکههای نورومورفیک نیز نیازمند ابزارها و روشهای جدیدی است که هنوز در حال توسعه هستند. اما روند پیشرفت این حوزه سریع است و محققان بسیاری از دانشگاهها و شرکتهای فناوری در حال کار روی آن هستند.
الکترونیک کشسان نورومورفیک نمایانگر یک تغییر پارادایم است؛ از سختافزاری که صرفاً محاسبه میکند، به سختافزاری که احساس میکند، یاد میگیرد و با محیط پیرامونش تطبیق پیدا میکند. اگر این فناوری به بلوغ برسد، مرز میان دستگاه الکترونیکی و موجود زنده را به نحوی کاملاً تازه بازتعریف خواهد کرد.
