Bilim insanlarından devrim niteliğinde buluş: Beyni taklit eden çip geliştirdiler

Münster (Almanya), Oxford ve Exeter (İngiltere) niversitelerinden uluslararası bir araştırmacı ekibi, insan beynine benzeyen bilgisayarlar oluşturmanın önünü açacak bir donanım geliştirmeyi başardılar. Bilim insanları, ışıkla çalışan ve nöronların davranışlarını ve sinapsları taklit edebilen yapay nöron ağı içeren bir çip üretmeyi başardılar.

 

Araştırmacılar, böyle bir optik nörosinaptik ağın bilgiyi “öğrenebildiğini” ve bunu bir beynin yapabildiği gibi kalıpları hesaplamak ve tanımak için bir temel olarak kullanılabileceğini öne sürdüler.

 

Sistem geleneksel elektronlarla değil, yalnızca ışıkla çalıştığından, verileri daha hızlı işleyebilir.

 

Münster Üniversitesi'nden araştırma ekibi lideri Prof. Wolfram Pernice, “Bu bütünleşmiş fotonik sistem deneysel bir dönüm noktası. Yaklaşım daha sonra birçok farklı alanda, örneğin tıbbi teşhislerde kullanılabilir.” dedi.

 

Münster Üniversitesi’nden doktora tezinin bir parçası olarak birçok denemeyi yapan araştırmanın başyazarı Johannes Feldmann, "Materyal çok güçlü tepki verdiğinden ve özelliklerini çarpıcı biçimde değiştirdiğinden, sinapsları taklit etmek ve iki nöron arasında dürtü aktarımı için son derece uygundur” diyor.

 

ARDIŞIK 4 HARFİ ÖĞRENDİ

 

Sistemin örüntüleri ne ölçüde tanıyabildiğini test etmek için, araştırmacılar iki farklı makine öğrenmesi algoritması kullanarak onu bilgiyi ışık darbeleri biçiminde “besledi”. Bu süreçte yapay bir sistem örneklerden “öğrenir” ve sonuçları genelleştirebilir. Kullanılan iki algoritma söz konusu olduğunda (hem denetlenen hem de denetlenmeyen öğrenmede) yapay ağ, verilen ışık düzenleri temelinde aranan bir deseni tanımlayabiliyordu bunlardan biri ardışık dört harfti.

 

Nöromorfik ağlar ile ilgili mevcut yaklaşımların çoğu elektroniği temel alırken, fotonların, yani ışık parçacıklarının kullanıldığı optik sistemler hala başlangıç ​​aşamasındadır. Alman ve İngiliz bilim adamlarının şimdi sunduğu ilke şu şekildedir: Işık iletebilen ve optik mikroçiplere üretilebilen optik dalga kılavuzları, günümüzde daha önce olduğu gibi depolama ortamlarında bulunan sözde faz değiştirici malzemelerle bütünleştirilmiştir. (örneğin yazılabilir DVD'ler)

 

Bu faz değiştirici malzemeler, kristalleri olup olmadığına bağlı olarak (atomları kendilerini düzenli bir şekilde düzenlerken) veya amorf olarak (atomları düzensiz bir şekilde örgütlendiklerinde), optik özelliklerini çarpıcı bir şekilde değiştirmeleri ile karakterize edilir. Bir lazer malzemeyi ısıtırsa, bu faz değişimi ışıkla tetiklenebilir.

 

Çalışmalarında, bilim insanları ilk kez nanoyapılı faz değiştiren materyalleri bir nörosinaptik ağda birleştirmeyi başardılar. Araştırmacılar, dört yapay nöron ve toplam 60 sinaps içeren bir çip geliştirdi. Çipin yapısı ışığın optik nano devre içindeki farklı kanallara iletildiği bir işlem olan dalga boyu bölme multipleks teknolojisine dayanıyor.

 

Wolfram Pernice, “Sistemimiz beyindeki nöronlara ve sinapslara benzer şekilde davranan ve aynı zamanda gerçek dünyadaki görevler üzerinde çalışabilen bilgisayar donanımı oluşturma yolunda önemli bir adım atmamızı sağladı” ifadesini kullandı.

 

Oxford Üniversitesi'nden ortak yazar Prof. Harish Bhaskaran, “Elektronlar yerine fotonlarla çalışarak, optik teknolojilerin bilinen potansiyelinin sonuna kadar yararlanabiliyoruz.” dedi.

 

Çalışma, Nature dergisinde yayımlandı.