في مجال التقنيات والمنتجات الجديدة ، نحن معتادون على حقيقة أن "الشكل" مرادف لكل شيء متقدم وحديث وعالي التقنية ، وكلمة "تماثلية" مرادفة لكل من التراجع والتقادم والقليل من التكنولوجيا.

ولكن إذا كنت تعتقد أن التناظرية قد ماتت ، فأنت مخطئ. لا تعد المعالجة التناظرية مكونًا أساسيًا للعديد من الأنظمة الحيوية التي نعتمد عليها فحسب ، ولكنها تمهد أيضًا الطريق لجيل جديد من أنظمة الحوسبة والذكية التي تكمن وراء تقنيات المستقبل المثيرة للاهتمام: الذكاء الاصطناعي والروبوتات.

قبل أن نناقش عودة التناظرية - ولماذا يجب على المهندسين والمبتكرين الذين يعملون على الذكاء الاصطناعي والروبوتات الانتباه إلى ذلك - نحتاج إلى فهم أهمية وإرث العصر التناظري القديم.

حب التماثلي

خلال الحرب العالمية الثانية ، لعبت الدوائر التناظرية دورًا رئيسيًا في تشغيل أنظمة الدفاع الجوي الأوتوماتيكية الأولى ، وفي العقود التالية ، كانت هناك حاجة إلى أجهزة الكمبيوتر التناظرية لحساب مسارات الطيران للصواريخ والمركبات الفضائية.

ساد التناظرية في أنظمة التحكم والاتصالات في الطائرات والسفن ومحطات الطاقة. بعض هذه الأنظمة لا تزال تعمل اليوم. منذ وقت ليس ببعيد ، كانت الدوائر التناظرية تتحكم في أجزاء كبيرة من البنية التحتية للاتصالات (هل تتذكر الهواتف المزودة ببرامج الاتصال بالأقراص؟) ، وحتى آلات النسخ في المكتب ، عندما قامت وحدات التصوير المبكر بإعادة إنتاج الصور دون بت رقمي واحد.

حب التناظرية موجود منذ فترة طويلة ، لأن هذه التقنية أثبتت باستمرار دقتها وبساطتها وسرعتها. قامت بتصحيح مسار الصواريخ ، وقادت السفن ، وسجلت ولعبت الموسيقى والفيديو ، وحدتنا طوال عقود عديدة. ثم في الستينيات ظهر شكل وسرعان ما غزا العالم.

جعلت منظمات المكربن المرتجعة خليطًا أكثر قابلية للاشتعال يعتمد على العادم. ولكن بسبب تعقيدها وانعدام الأمن ، تم استبدالها بسرعة بأنظمة حقن الوقود الرقمية.

أرقام المملكة

لماذا استبدل الرقم التماثلي؟ أكبر ضعف في التناظرية هو نقص المرونة. عندما تحاول منحه المرونة ، يزداد تعقيد النظام بشكل كبير. يؤدي التعقيد إلى انخفاض الموثوقية ، وبدأ المهندسون في ملاحظة أن قانون مور يجعل الحسابات موثوقة وغير مكلفة.

في هذا الوقت ، تقوم تقنيات MEMS و microforming بنشر أجهزة الاستشعار التي تتلقى إشارات مادية وتحويلها إلى رقمية. وبسرعة كبيرة ، أفسحت مكبرات الصوت التشغيلية المجال أمام البوابات المنطقية التي كانت تصبح أرخص بشكل كبير. بدلاً من التوصيلات الميكانيكية ، تم نقل المعلومات عن طريق الأسلاك ، وجعل المصممون رقمنة كل شيء إلى الحد الأقصى.

في العالم الحديث للإلكترونيات الاستهلاكية ، يتم استخدام النظير فقط للتفاعل مع الناس ، والتقاط وإنتاج الأصوات والصور والحواس الأخرى. في الأنظمة الكبيرة ، يتم استخدام التناظرية لتحويل العجلات وعجلات توجيه الماكينات التي تحركنا في عالمنا التناظري. ولكن في معظم الأنظمة الأخرى ، يحاول المهندسون تحقيق أقصى استفادة من الإشارات الرقمية. مزايا المنطق الرقمي - التكلفة المنخفضة والسرعة والموثوقية والمرونة - أعطت المهندسين حساسية من المعالجة التناظرية.

ومع ذلك ، الآن ، بعد فترة انقطاع طويلة ، بدأ توقع كارفر ميد حول عودة النظير يتحقق.

"الأنظمة التناظرية التكيفية واسعة النطاق أكثر مقاومة لتدهور المكونات والأخطاء من الأنظمة التقليدية وتستخدم طاقة أقل."ميد ، أستاذ في Caltech ورائد في الإلكترونيات الدقيقة ، كتب في ورقة بحثية عن وقائع IEEE في عام 1990. "لذلك ، من المرجح أن تحقق التكنولوجيا التناظرية المتكيفة الإمكانات الكاملة لتصنيع شرائح السيليكون."

الجميع يحب النظير

ينظر مطورو الإلكترونيات إلى التناظرية على أنها شر ضروري للتفاعل مع العالم الخارجي. ولكن تبين أن الذكاء الاصطناعي وخوارزميات التعلم العميق تعمل بشكل أفضل على منصات الكمبيوتر التناظرية والعصبية.

في شركتي ، Lux Capital ، قمنا برعاية Nervana ، التي بنت دوائر متكاملة متخصصة عملت الشبكات العصبية التلافيفية على تسريع تدريب خوارزميات التعلم العميق. وعلى الرغم من أن العمليات الحسابية كانت تتم رقميًا ، إلا أن بنية النظام قلدت الدماغ البشري على مستوى عال.

مستوحاة من الطبيعة

اطلب من أي شخص (حتى طفل) رسم الروبوت ، ومن المحتمل أن تحصل على صورة تذكرنا ب Rosie أو خادمة الروبوت من The Jetsons أو C-3PO من Star Wars. وهذا ليس مفاجئًا - تم وصف هذا النوع من الروبوتات لعقود في كتب الخيال العلمي والتلفزيون والأفلام. في الآونة الأخيرة ، تتطور فكرة الروبوتات ومظهرها. اطلب من الألفية أن يعطي مثالًا عن الروبوت ، وقد يطلق عليه رومبا ، أو صدى الأمازون ، أو حتى سيري.

هناك اتجاه ثابت نحو الفكر والروبوتة لعدد متزايد من الأدوات والأنظمة الأخرى الموجودة في حياتنا. تتطلب هذه الأنظمة أجهزة كمبيوتر صغيرة ومحمولة ومنخفضة الطاقة ؛ سيحتاجون إلى الإجابة في أي وقت. هذه مجموعة معقدة من المهام للأنظمة الحديثة التي تستهلك عادة كمية مناسبة من الطاقة (ما لم تكن في وضع الاستعداد) ويجب توصيلها بالخدمات السحابية لأداء وظائف مفيدة. هنا يمكن أن يساعد التناظرية أيضًا.

مستوحاة من الطبيعة ، يجرب العلماء الرؤية والسمع باستخدام الدوائر التناظرية التي تستهلك جزءًا صغيرًا من الطاقة. مشروع ستانفورد أدمغة في السيليكون و مختبر IC مختبر في جامعة ولاية ميشيغان، بدعمDARPA المشبك و مختبر بحوث البحرية الأمريكية ، وخلق الأدوات التي تسهل إنشاء نظم neuromorphic التناظرية. تظهر شركات ناشئة غير معروفة. فبدلاً من تشغيل شبكات عميقة في الدوائر الرقمية التقليدية ، يقومون بتطوير أنظمة تناظرية يمكنها إجراء حسابات مماثلة بتكاليف طاقة أقل بكثير ، مستوحاة من أدمغتنا التناظرية.

الضوضاء ليست مشكلة

لماذا يجب أن ننتقل إلى التناظرية؟ الأمر بسيط: نحن في جولة فريدة من التقدم ، حيث تكون الشبكات العصبية التي نحاول تطويرها أكثر ملاءمة للأنظمة التناظرية ، في حين يتوقع الطلب المتفجر على أنظمة الذكاء الاصطناعي هذه.

تعمل الخوارزميات الصلبة التقليدية فقط عندما تكون الحسابات دقيقة. إذا لم تكن الدوائر التي تعمل عليها الخوارزميات التقليدية دقيقة ، فستخرج الأخطاء عن نطاق السيطرة وتنتشر عبر النظام. في الشبكات العصبية ، لا يجب أن تكون الحالة الداخلية دقيقة وواضحة ، ويتكيف النظام لإخراج النتيجة المرجوة بناءً على معلمات الإدخال المعطاة. أدمغتنا هي أنظمة صاخبة للغاية تعمل بشكل رائع. يتعلم المهندسون أنه يمكنهم أيضًا بناء شبكات عميقة على رقائق السليكون باستخدام مناهج "صاخبة" مماثلة - تحقيق توفير في الطاقة لمئات المرات.

إن تداعيات ذلك هائلة. تخيل أنه في المستقبل ، لا تستخدم الأجهزة القابلة للارتداء أو المساعدين مثل Amazon Echo الطاقة مطلقًا تقريبًا ، ويمكنهم حتى استخلاصها من البيئة ، ولا تتطلب أسلاك طاقة أو بطاريات. أو تخيل أداة لا تحتاج إلى الاتصال بالسحابة لتكون ذكية. "ذكائه" كافٍ للعمل حتى بدون الاتصال بشبكة Wi-Fi واتصالات خلوية. وهذه مجرد بداية لما أعتقد أنه سيصبح فئة جديدة من الذكاء الاصطناعي والروبوتات ، والتي ستظهر في المستقبل القريب - وكل ذلك بفضل نظيره القديم الجيد.

كيف ستظهر الرقائق التناظرية والعصبية نفسها في عصر الروبوتات

حب التماثلي

أرقام المملكة

الجميع يحب النظير

مستوحاة من الطبيعة

الضوضاء ليست مشكلة

More articles: