بهترین کامپیوتر در جهان کدام - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - است؟ قویترین و پیشرفتهترین کامپیوتر جهان برای گیمینگ کدام - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - کامپیوتر است؟ کدام ابرکامپیوتری رتبه - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - اول را در میان ۵۰۰ کامپیوتر برتر امسال کسب میکند؟ آیا کیت - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - درون دیتاسنترهایی است که - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - اپل یا مایکروسافت با - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - آن کار میکنند؟ خیر، قویترین کامپیوتر جهان درون جمجمه شما است!
مغزه انسان در رقابت با کامپیوتر بسیار - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - جلوتر است. مغز کوچک - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - و سبک است و مصرف انرژی پایین و سازشپذیری شگفتانگیزی دارد. به این دلایل، مغز انسان - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - مدلی برای موج بعدی رایانش کامپیوتری است.
طراحی الهام گرفتهشده از مغز، مجموعا «رایانش نورومورفیک» (neuromorphic design) یا «رایانش شبه عصبی» نامیده میشود. حتی پیشرفتهترین کامپیوترها قابل مقایسه با مغز انسان یا حتی مغز اغلب پستانداران نیستند. بااینحال ماده خاکستری مغز ما میتواند راهنمای خوبی برای افزایش راندمان فراساختارهای رایانشی ازطریق - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - شبیهسازی - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - سیناپسها و نورونهای مغزی توسط مهندسان و - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - توسعهدهندگان باشد.
در ابتدا کمی - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - در مورد زیستشناسی سیستم عصبی صحبت میکنیم. نورونها، سلولهای عصبی - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - هستند که بهصورت کابلهای منتقلکنندهی پیام از یک بخش بدن به بخش دیگر عمل میکنند. این پیامها از یک نورون به نورون دیگر منتقل میشوند تا به بخش صحیح بدن برسند؛ جایی که میتوانند اثری مثل آگاه کردن ما از درد، حرکت دادن یک ماهیچه یا ساخت یک جمله داشته باشند.
محل انتقال یک پیام از یک نورون - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - به نورون - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - دیگر، فاصلهای بین پایانههای دو نورون است که سیناپس نامیده میشود. وقتی یک نورون ورودی کافی برای ایجاد یک پیام را دریافت کند، یک تکانه (ایمپالس) شیمیایی یا الکتریکی بهصورت موجی بهنام «پتانسیل عمل» در طول آن به جریان میافتد و با گذر از سیناپس به نورون بعدی یا سلولی - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - دیگر مثل یک سلول عضلانی یا ترشحی منتقل میشود.
نرمافزار رایانش نورومورفیک بهدنبال این است تا این پتانسیلهای عمل را - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - درون شبکههای عصبی اسپایکی (Spiking neural networks - SNNs) بازسازی کند. - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - SNN-ها از نورونهایی ساخته شدهاند که - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - ازطریق - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - ایجاد پتانسیلهای خودشان، به نورونهای دیگر سیگنال میدهند و اطلاعات را منتقل میکنند. - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - درست همانند فرایند یادگیری در مغز، شدت و زمانبندی پیامها سبب تغییر آرایش اتصالات بین نورونهای SNN میشود و با تغییر ورودی امکان یادگیری برای SNN فرآهم میآورد.
از دیدگاه سختافزاری، روی آوردن به تراشههای نورومورفیک تغییری اساسی نسبت به CPU-ها و GPU-هایی است که امروزه در - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - اغلب سختافزارهای رایانشی مورد - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - استفاده قرار میگیرند. چند وقتی است که معماریهای قبلی، جوابگوی نیازهای امروزی - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - نیستند و سازندگان روزبهروز کار سختتری برای قرار دادن ترانزیستورهای بیشتر روی این تراشهها بهمنظور رفع محدودیتهای فیزیکی، مصرف برق و تولید گرما دارند. درعینحال، ما روزبهروز در حال - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - تولید دادههای رایانشی بیشتری هستیم و نیاز ما به قدرت رایانشی، روزبهروز بیشتر میشود. بنابراین کامپیوترهای ابرقدرتمند، ابرسازشپذیر و ابرکممصرفی که درون سرهای ما هستند، روزبهروز بهعنوان یک مدل فناوری، جالبتر بهنظر میرسند.
سوهاس کومار (Suhas Kumar)، دانشمند بخش تحقیق و توسعه شرکت هیولت پاکارد (HP)، میگوید: - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - «بهترین کامپیوترهای ما به رکود و نوسان عملکردی رسیدهاند. اکنون وقت آن رسیده است که بهسرعت چیزی بسازیم که بتواند ادامه پیشرفت علوم کامپیوتری جدید را که در دهههای پیشین دیدهایم، ممکن سازد. مردم بهدنبال فناوریهای جدید هستند و احتمالا (رایانش) نورومورفیک نویدبخشترین این فناوریها است.»
در سختافزار نورومورفیک، برخلاف اغلب تراشههای امروزی، حافظه و رایانش جدا از هم نیستند و پردازندهها، حافظه خودشان را دارند. این ساختار، شباهات بیشتری به مغز دارد و ضمن بالا بردن راندمان عملکردی و مصرف انرژی، پردازش را سریعتر میکند.
رایانش کامپیوتری میتواند موج جدیدی در کاربردهای هوش مصنوعی (AI) راه بیاندازد. هوش مصنوعی کنونی، غالبا بسیار محدود است و توسط یادگیری از دادههای ذخیرهشده و الگوریتمهای در حال توسعه و اصلاح برای رسیدن به نتیجه مطلوب، توسعه یافته است. بااینحال، با استفاده از فناوریهای نورومورفیک شبیه - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - مغز، میتوان امکان یادگیری وظایف جدید را برای هوش مصنوعی فرآهم آورد. از آنجایی که سیستمهای نورومورفیک میتوانند همانند مغز انسان کار کنند و میتوانند با عدم قطعیت، سازش، استفاده زیاد و سنگین و دادههای پیچیده - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - جهان واقعی کنار بیایند، میتوانند - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - زمینه را برای عمومیترشدن هوش - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - مصنوعی ایجاد کنند.
ریشههای رایانش کامپیوتری به سیستمهای رایانشی که در اواخر دهه ۱۹۸۰ و به منظور مدلسازی کارکرد سیستمهای عصبی حیوانات توسعه یافتند، بازمیگردند. از آن زمان تا به امروز، سرعت رایانش نورومورفیک به اندازهای زیاد شده است که بعضی از بزرگترین نامهای فناوری، سختافزارنورومورفیک تولید کردهاند؛ بهعنوان مثال، تراشه TrueNorth شرکت IBM، تراشه Loihiا۱۲۸ هستهای اینتل و سیستم نورومورفیک Pohoiki Beach.
البته درحالحاضر اکثر کاربردهای سیستمهای نورومورفیک محدود - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - به آزمایشگاههای تحقیقاتی است. برای مثال، سختافزار نورومورفیک اینتل در توسعهی یک نمونه آزمایشی از - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - یک بازوی روباتیک نصبشونده روی صندلی چرخدار برای افراد دارای آسیبهای نخاعی و پوست مصنوعی برای ایجاد حس لامسهی مصنوعی در رباتها مورد استفاده قرار میگیرد. بااینحال بعید است که کاربردهای رایانش نورومورفیک در سطح آزمایشگاهی باقی بماند و بهگفتهی کومار، تا ۵ سال دیگر اولین سیستمهای تجاری متکی بر رایانش کامپیوتری وارد بازار میشوند.
ابورنیل سنگوپتا (Abhornil Sengupta)، استادیار دانشکده مهندسی الکتریکی و علوم کامپیوتر دانشگاه پنسیلوانیا، میگوید: «اغلب پیشرفتها در حوزه رایانش کامپیوتری بسیار متفاوت از سطح فناوری کنونی و همانند جهشی نسبت به آن هستند. انتظار میرود فراگیر شدن سختافزارهای رایانش نورومورفیک به اندازه سختافزارهای CMOS امروزی، زمان زیادی ببرد ... درست است که چالشهایی پیش روی رایانش کامپیوتری وجود دارد؛ ولی من فکر میکنم پیشرفت قابل توجهی در این حوزه انجام شده است و پیشرفتهای قابل توجهی نیز در آینده برای غلبه بر آن چالشها، صورت خواهد گرفت.»
تصور میشود اولین سیستمهای نورومورفیک را در رباتها و خودروهای خودران ببینیم که رایانش احتمالاتی در آنها کاربرد ویژهای دارد و برای مثال - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - میتواند خطر ورود شخصی به جاده را محاسبه کند و رفتار خودرو را بر آن اساس، تغییر دهد.
رایانش نورومورفیک قابلیت این را دارد که علاوه بر گسترش کارهایی که هوش مصنوعی میتواند انجام دهد، طیف سختافزارهای دارای قابلیت هوش مصنوعی را گسترش دهد. بهعنوان مثال، بهجای اینکه کارهای هوش مصنوعی به سیستمهای ابری سپرده شوند که مصرف انرژی بسیار بالایی دارند و باید بهطور کارآمدی - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - خنک شوند، راندمان بالای سیستمهای رایانش نورومورفیک و مصرف انرژی پایین آنها به این معنی است که میتوان کارهای هوش مصنوعی را در - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - سختافزارهایی مثل گوشی هوشمند، تبلت، پهپاد و پوشیدنیهایی - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - مثل ساعت انجام داد.
کومار میگوید: «تا به امروز مسئله اصلی رایانش، گنجاندن قطعات بیشتر روی تراشههای کوچکتر بوده است. بااینحال هرچه جلوتر برویم، مسئله اصلی رایانش، گنجاندن هوش بیشتر درون تراشهها یا به - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - عبارت دیگر، گنجاندن عملکردهای بیشتر در حجم مشخصی از ماده خواهد شد. - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - این کار نیازمند نوآوریهایی در همه جنبههای سختافزاری و نرمافزاری رایانش، از مواد مورد استفاده تا معماری و نرمافزار تراشه است.»
برای اینکه رایانش نورومورفیک اثر قابل توجهی داشته باشد، باید تغییراتی در مقیاس گستردهتری از صنعت فناوری ایجاد شود. برای مثال، فناوریهای حسگر هنوز برای اینکه بهخوبی با سیستمهای نورومورفیک کار کنند، آماده نشدهاند و باید مجددا و به شیوهای طراحی شوند تا بتوانند دادهها را بهصورت قابل پردازش توسط تراشههای نورومورفیک، استخراج کنند.
تنها سختافزارها نیستند که باید تغییر کنند؛ بلکه مردم نیز باید خودشان را تغییر دهند. به گفته مایک دیویس (Mike Davies)، مدیر آزمایشگاه رایانش نورومورفیک اینتل، درحالیکه رایانش نورومورفیک از نظر سختافزاری به بلوغ نسبی رسیده است، یکی از چالشهای پیش روی آن، مدلهای برنامه نویسی نرمافزاری پایهای و بلوغ الگوریتمی است. دیویس میافزاید: «در اینجا باید مشارکتی واقعی بین عصبشناسان و نسل جدیدی از دانشمندان روشنفکر در حوزه یادگیری ماشین - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - وجود داشته باشد تا در رابطه با انجام رایانش به این - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - شیوه جدید فکر شود.»
رایانش نورومورفیک میتواند سبب ایجاد یک صنعت تکنولوژی میانرشتهای بسیار پیچیدهتر شود که رایانش در آن - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - به مسئله طراحی صفر تا صد یک سیستم - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - تبدیل شود. همکاری بهتر با عصبشناسان محتمل به - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - نظر میرسد؛ زیرا مغز چیزهای بسیار بیشتری - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - برای گفتن به ما در رابطه با رایانش بهتر، بهویژه در - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - رابطه با الگوریتمها دارد.
بهعنوان مثال، سنگوپتا از دانشگاه پنسیلوانیا، روی بازسازی روش اثرگذاری سلولهای گلیال روی همگامسازی فازی نورونی برای رایانش کامپیوتری - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - کار میکند. سلولهای گلیال به سلولهای پشتیبان مغز - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - معروف هستند. او استدلال میکند که رمزگشایی از جنبههای مختلفی که میتوانند از دیدگاه الهامپذیری از مغز - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - سود ببرند، پتانسیل عظیمی را آزاد خواهد کرد. سنگوپتا اضافه میکند: «من احساس میکنم - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - رمزگشایی از دیگر جنبههای متنوع مغزی مثل - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - بخشهای مجزا یا اساس - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - معماری آن برای طراحی بهتر الگوریتم مسیر - تعمیر ساید بای ساید سامسونگ قدیمی - بسیار امیدبخشی به سمت جلو است.»