يشبه مبدأ "نسيان الذاكرة" مبدأ العصبون في الدماغ

دماغ الإنسان هو نظام معقد للغاية. يحاول العلماء منذ مئات السنين التعلم بالتفصيل عما يحدث في الداخل. الآن ، مع تطور تكنولوجيا الكمبيوتر ، أصبح هذا أفضل بكثير من ذي قبل. تحركت عملية دراسة الدماغ عن الأرض وتتقدم تدريجيًا.

من المعروف منذ فترة طويلة أننا لسنا تقليديين بقوة في إجراء العمليات الحسابية المعقدة ، لكن دماغنا يؤدي العديد من المهام في وقت واحد. علاوة على ذلك ، يقوم بالعديد من المهام بشكل أفضل بكثير من الآلة. على سبيل المثال ، يتم التعرف على الصورة لشخص جيد جدًا. أجهزة الكمبيوتر ، حتى الأنظمة العصبية المعقدة ، أسوأ حالًا. ميزة أخرى للإنسان هي أنه حتى الحسابات الأكثر تعقيدًا التي نقوم بها بتكاليف طاقة أقل بكثير من أجهزة الكمبيوتر. لا عجب أن العلماء يحاولون بناء نموذج مبسط على الأقل للدماغ البشري.

عادة ما يكون هذا نموذج برنامج. الآن هناك محاولات لإنشاء أجهزة يمكن أن تكون بمثابة نظام للخلايا العصبية في جزء معين من الدماغ البشري. مثل هذا النموذج ، على سبيل المثال ، حاول سابقًا إنشاء متخصصين من Apple و Intel وبعض الشركات الأخرى باستخدام عناصر أشباه الموصلات التقليدية. كجزء من مشروع جديد يتم تنفيذه من خلال الجهود المشتركة للعديد من الشركات والمنظمات ، بما في ذلك Hewlett Packard Enterprise وحتى القوات الجوية الأمريكية ، كان من الممكن تطوير ذاكرة تذكارية تتصرف مثل الخلايا العصبية. إن العمل الذي قام به هذا العنصر مؤخرًا يحدد استجابته مسبقًا. تم تحقيق ذلك من قبل المتخصصين عن طريق رش المعدن في memristor الصلبة.

اقترح الخبراء هذا التصميم للعنصر بعد دراسة مبدأ تشغيل الخلايا العصبية التقليدية. في كثير من الحالات ، يتم تحديد نشاط الخلايا العصبية ليس فقط من خلال نوع الإشارة التي يتلقاها هذا العنصر. في الواقع ، هذا العنصر لديه ذاكرة قصيرة المدى. إذا كان عصبون معين قد تلقى بالفعل إشارات في الماضي القريب ، فمن السهل تنشيطه من عصبون لم يتلق مثل هذه الإشارات. بمرور الوقت ، إذا لم يتلق العصبون إشارات ، فإن استجابته تعود إلى طبيعتها.

قرر العلماء إنشاء عنصر اصطناعي يستجيب للإشارات بهذه الطريقة. تم تحقيق الفكرة ، لذلك كان من الضروري استخدام العديد من إنجازات العلم والتكنولوجيا. على وجه الخصوص ، كانت نتائج البحث التي أجراها علماء المواد مفيدة. يسمى

Memristorعنصر سلبي في الإلكترونيات الدقيقة ، قادر على تغيير مقاومته اعتمادًا على الشحنة المتدفقة من خلاله (التيار الحالي أثناء التشغيل). يتم ضمان تشغيل الجهاز عن طريق التحولات الكيميائية في طبقة رقيقة (5 نانومتر) من طبقتين من ثاني أكسيد التيتانيوم. إحدى طبقات الفيلم مستنفدة قليلاً من الأكسجين ، وتنتقل الشواغر الأكسجين بين الطبقات تحت تأثير جهد كهربائي مطبق على الجهاز.



ابتكر مؤلفو الدراسة ميموريستورات على أساس السيليكون والأكسجين والنيتروجين. من أجل تحويل ال memristor إلى الحالة "النشطة" ، استخدم العلماء أصغر جزيئات الفضة. بمجرد تطبيق التيار على memristor ، يسخن العنصر. يؤدي تسخينها إلى تشتت الفضة في الوسط الصلب للذاكرة. هناك "أسلاك" تربط طرفي الميموريستورات. ونتيجة لذلك ، يصبح memristor موصلًا للتيار الكهربائي.

لكن هذا ليس مثيرًا للاهتمام ، ولكن ما يحدث عندما يحدث انقطاع في الطاقة. في هذه الحالة ، يمكن توقع أن يكون العنصر في حالة مقاومة منخفضة. في الواقع ، في هذه الحالة ، تحدث ظاهرة تسمى إعادة التكثيف أو نضج أوستوالد .

هذه هي عملية تكثيف المرحلة فائقة التشبع للمادة في أوقات التطور المتأخرة ، عندما تكتمل مرحلة التنوي ، ويحدث نمو حبيبات كبيرة في طور جديد (على سبيل المثال ، قطرات من البخار) بسبب حبيبات أصغر في ظل ظروف "قمع بدون أكل" ، أي إذابة قطرات دون التصاقها. تم وصف هذه الظاهرة لأول مرة من قبل Ostwald.

في حالة ذاكرة تذكارية ، هذا يعني أن الفضة لم تكن على شكل أسلاك نانوية لفترة طويلة. تجتمع جزيئات هذا العنصر ، وتتضخم تدريجياً. تجتمع جسيمات أصغر من نفس العنصر. يتصرف Memristor مثل الخلايا العصبية. إذا تم تطبيق إشارة متكررة على التذكير مباشرة بعد تلقي الإشارة الأولى ، فإن موصليةها مع العناصر الفضية تظل كما هي ، أي عالية. ولكن إذا لم يتم توفير الكهرباء للذاكرة لفترة طويلة ، فإن الأسلاك النانوية الفضية تنقسم إلى جزيئات أصغر تتباعد في حجم الذاكرة ، وتنخفض الموصلية إلى قيمها الأولية.



يعتقد الخبراء أنه باستخدام مجموعة من هؤلاء المندوبين ، يمكنك بناء نموذج صغير لجزء من الدماغ. حتى الآن ، بسيط ، ولكن إذا سار كل شيء على ما يرام ، يأمل العلماء في بناء أول كمبيوتر عصبي "تفكير عميق" في العالم.

مواد الطبيعة ، 2016. DOI: 10.1038 / NMAT4756  ( حول DOIs ).

Source: https://habr.com/ru/post/ar398055/