‌گامی به سوی ساخت مغز مصنوعی: ساخت قطعه‌ الکترونیکی با قابلیت یادگیری

تاریخ : ۲۳ دی ۱۳۹۴

تعداد بازدید : ۶۵۰

0 امتیاز از 0 رای
نسخه چاپی
موضوعات :

یک تیم تحقیقات بین المللی موفق به ساخت قطعه الکترونیکی با قابلیت یادگیری شدند. این قطعه نوعی سیناپس مصنوعی بوده که در برابر تغییر ولتاژ، عکس العملی مشابه رفتار مغز انسان نشان می‌دهد.

سیناپس یک ساختار زیستی در پایانه آکسون‌ها بوده که از راه آن یک سلول عصبی پیام خود را به دندریت یک نورون دیگر یا یاخته ماهیچه‌ای یا یک غده می‌فرستد. نورون‌ها، بنیادین‌ترین یاخته‌های عصبی هستند. این یاخته‌ها کار پردازش و رسانش پیام‌های عصبی را بر دوش دارند. سیناپس‌ها نقش بسیار مهمی در فرآیند یادگیری و حفظ اطلاعات دارند. اخیرا این حوزه به شدت مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است.
filereader.php?p1=main_c0b66c3e7946d9b83
یکی از مزیت‌های استفاده از سیناپس، تولید کامپیوترهای هوشمند است با این حال تولید سیستم‌های سیناپس مصنوعی به دلیل محدودیت‌ها و نیاز به ابزارها و فرآیندهای پیچیده کاری بسیار دشوار است. بنابراین برای تولید سیستم‌های کامپیوتری هوشمند با استفاده از سیناپس، باید سیناپس‌هایی مشابه با سیناپس‌های داخل مغز تولید کرد.
پژوهشگران ژاپنی با کمک همتایان آمریکایی خود، اقدام به تولید سیناپس جدیدی کرده‌اند که توانایی یادگیری و حفظ خاطرات را دارست. این سیناپس مصنوعی، در حالت پایه دارای مقاومت بالایی است. نتایج این پژوهش در قالب مقاله‌ای با عنوان On-Demand Nanodevice with Electrical and Neuromorphic Multifunction Realized by Local Ion Migration در نشریه ACS Nano به چاپ رسیده است.
در این سیناپس مصنوعی تغییر ولتاژ به دو سوی اعداد منفی و مثبت، می‌تواند مقاومت را در این سیستم به صورت غیرخطی کاهش می‌یابد اما به سرعت به مقدار اولیه خود باز می‌گردد، در حقیقت این سیستم از یک شرایط گذار عبور می‌کند. با اعمال پالس‌های منفی یا مثبت در نوک الکترود یک افت کوچک اتفاق افتاده و سپس تغییر ولتاژ مثبت یا منفی منجر به یک حالت غیرگذار می‌شود که نشان از یک مقاومت دوقطبی دارد این حالت برای مدت طولانی باقی می‌ماند. این ویژگی می‌تواند به محققان کمک کند تا ابزاری با توانایی یادگیری بسازند. محققان این پروژه معتقداند که این قابلیت‌ها می‌تواند در تولید مدارات و حافظه‌های آنالوگ و همچنین شبکه‌های عصبی دیجیتال مورد استفاده قرار گیرد.
وجود این رابطه میان ولتاژ و تغییر مقاومت، شباهت بسیار زیادی به سیستم حافظه انسان دارد. در واقع این رفتار نوعی حافظه کوتاه مدت، بلند مدت است. به نظر پژوهشگران این پروژه، نفوذ یون‌های اکسیژن عامل اصلی پاسخ دستگاه است.
با تجمع یون‌های اکسیژن در الکترودها، سد پتانسیلی موسوم به سد شبه شوتکی ایجاد می‌شود که این کار موجب تغییر مقاومت خواهد شد. رفتار سوئیچی دوقطبی پایدار در این سیستم منتسب به تشکیل فیلامانت رسانای الکتریکی و جذب اکسیژن به الکترودهای پلاتین می‌باشد. چنین ساختاری می‌تواند برای تولید حافظه مصنوعی مورد استفاده قرار گیرد.
برای تولید تجاری چنین ابزاری، نیاز به تحقیقات بیشتری بوده و در حال حاضر نتایج این پژوهش چشم انداز روشنی از تحققق رویای ساخت حافظه با قابلیت یادگیری است.

منبع : http://www.sciencedaily.com/releases/2012/12/121220161427.htm

نظر شما