تمكّن فريق بحثي في جامعة جنوب كاليفورنيا من ابتكار خلايا عصبية اصطناعية تحاكي السلوك الكهروكيميائي للخلايا الدماغية، مما يمهد الطريق نحو تصميم أجهزة حاسوبية أكثر كفاءة تشبه الدماغ البشري في طريقة عملها. وتعتمد هذه الخلايا على حركة الأيونات بدلاً من الإلكترونات، وهو ما يجعلها أقرب إلى وظائف الدماغ الطبيعية، ويوفر طاقة أكبر، إضافة إلى تمكين الأنظمة من التعلم بسرعة مشابهة للدماغ.

ويعتزم الفريق اختبار شبكات واسعة مكوّنة من هذه الخلايا العصبية الاصطناعية لدراسة قدرتها على التعلم ومقارنة أدائها بالدماغ البشري، في خطوة يُتوقع أن تسهم في تطوير مستقبل الذكاء الاصطناعي العام.

قاد المشروع جوشوا يانغ، أستاذ هندسة الحاسوب والكهرباء ومدير مركز التميز في الحوسبة العصبية الشكلية بجامعة جنوب كاليفورنيا، حيث طوّر مع فريقه نوعاً جديداً من الخلايا العصبية الاصطناعية يعتمد على ما يُعرف باسم “المقاومات الذاكرية الانتشارية”.

وأوضح يانغ أن الأيونات المستخدمة في نقاط التشابك العصبي والخلايا الاصطناعية ليست متطابقة تماماً، إلا أن الفيزياء التي تتحكم في حركة الأيونات وديناميكياتها متشابهة إلى حد كبير. وأضاف قائلاً إن الفضة تُعد مادة سهلة الانتشار وتتيح محاكاة النظام الحيوي ببنية بسيطة للغاية.

ويتميز تصميم المقاوم الذاكري الانتشاري بقدرته على تمكين كل خلية عصبية اصطناعية من شغل مساحة ترانزستور واحد فقط، مقارنة بعشرات أو حتى مئات الترانزستورات المطلوبة في التصاميم التقليدية، مما يعزز كفاءة الأجهزة الحاسوبية بشكل كبير.

وأشار يانغ إلى أن استخدام الأيونات في هذه الخلايا يوفر كفاءة طاقة أعلى من الحوسبة المعتمدة على الإلكترونات، كما يسمح للأنظمة بالتعلم بكفاءة مشابهة للدماغ البشري، الذي يستطيع التعرف على الأشياء بعد رؤيتها مرات قليلة فقط، ويستهلك ما يقارب 20 واطاً من الطاقة، في حين تحتاج أنظمة الذكاء الاصطناعي الحالية إلى كميات ضخمة من الطاقة للقيام بمهام مماثلة.

وبعد تطوير خلايا عصبية اصطناعية مدمجة وعالية الكفاءة، يخطط فريق يانغ لاختبار شبكات كبيرة من هذه الخلايا ومقارنة أدائها بقدرات الدماغ في التعلم، إضافة إلى دراسة أعمق لآليات عمل الدماغ نفسه، في خطوة قد تمهد لتطوير أجهزة ذكاء اصطناعي أكثر واقعية وقدرة على محاكاة التفكير البشري.