صمم مهندسو معهد ماساتشوستس للتقنية رقاقة صغيرة لا تزيد مساحتها عن قصاصة ورق، لكنها تتضمن عشرات الآلاف من التشابكات العصبية الاصطناعية المصنوعة من السيليكون والتي تسمى المقاومة الذاكرية، وتحاكي بذلك التشابكات العصبية التي تنقل الإشارات بين الخلايا العصبية في الدماغ.
واستلهم الباحثون مبادئ علم المعادن لتطوير المقاومات الذاكرية باستخدام سبائك النحاس والفضة والسيليكون. واختبروها في مهام بصرية عديدة، ووجدوا أنها نجحت في تذكر الصور المخزنة وإعادة إنتاجها عدة مرات.
ونشر الفريق دراسته في دورية نيتشر نانوتكنولوجي يوم الإثنين 8 يونيو/حزيران 2020، وشرح فيها تصميم المقاومة الذاكرية وإمكانيات استخدامها في الأجهزة العصبية. وهي أجهزة إلكترونية تعتمد على نوعٍ جديد من الدوائر الإلكترونية التي تعالج المعلومات بطريقة تشبه البنية العصبية للدماغ. ويمكن استغلال هذه الدوائر في تطوير أجهزة محمولة صغيرة تنفذ مهام حوسبية معقدة لا تنفذها حاليًا سوى الحواسيب الفائقة.
وقال جيوان كيم، الأستاذ المساعد في الهندسة الميكانيكية في معهد ماساتشوستس للتقنية «التشابكات العصبية توجد حاليًا في صورة برمجيات، ولذا نحاول تطوير شبكات عصبية مادية تستخدم في أنظمة الذكاء الاصطناعي النقالة.» وأضاف «تخيل أن تتمكن من توصيل جهاز عصبي بكاميرا في سيارتك حتى يتعرف على الأضواء والأجسام ويتخذ القرارات لحظيًا دون الحاجة إلى استخدام شبكة الإنترنت. ونأمل أن ننجح في تطوير مقاومات ذاكرية تستخدم مستويات طاقة منخفضة لأداء هذه المهام خارج المختبر.»
وتمثل المقاومات الذاكرية عنصرًا رئيسًا في الحوسبة العصبية. إذ تلعب دور الترانزستور في الدوائر الإلكترونية ضمن الأجهزة العصبية، ولذا فإنها تحاكي التشابكات العصبية التي تربط بين الخلايا العصبية في الدماغ.
وينقل الترانزستور الموجود داخل الدوائر التقليدية المعلومات من خلال الانتقال بين قيمتين، 0 و1، ويحدث ذلك عندما يستقبل إشارة في صورة تيار كهربائي بقوةٍ معينة. لكن المقاومة الذاكرية تعمل بطريقةٍ مشابهة للتشابك العصبي في الدماغ، إذ تختلف الإشارة التي تنتجها تبعًا لاختلاف قوة الإشارة التي تستقبلها.
وتحاكي المقاومة الذاكرية التشابكات العصبية في الدماغ في قدرتها على تذكر القيمة المرتبطة بقوة تيار كهربائي معين، وإنتاج إشارة مماثلة عندما تستقبل تيار كهربائي مشابه.
وتعاني المقاومات الذاكرية التقليدية من ضعف أداءها. وتتكون من قطبين كهربائيين موجب وسالب يفصلهما وسط تبادل. وعندما يصل التيار الكهربائي إلى أحد القطبين، تتحرك الأيونات نحو القطب الآخر. ويتناسب حجم حركة الأيونات والإشارة التي تنتجها المقاومة الذاكرية مع قوة التيار الذي تستقبله في البداية.
