«ترانزستور» عصبي يعمل كالخلايا العصبية الدماغية

نشر في 14-07-2017
آخر تحديث 14-07-2017 | 00:00
No Image Caption
ابتكر الباحثون نوعاً جديداً من «ترانزستور عصبي» يعمل كالخلية العصبية في دماغ حي. ربما يشكِّل هذا الجهاز حجر أساس لمعدات عصبية متحوِّلة تتمتع بقدرات محوسبة غير مسبوقة كالتعلّم والتأقلم.
نشر الباحث س. ج. هيو وزملاؤه من جامعة العلوم والتكنولوجيا الإلكترونية في الصين وجامعة «نانيانغ» التكنولوجية في سنغافورة دراسة حول ابتكار «ترانزستور عصبي» جديد في أحدث عدد من مجلة «تكنولوجيا النانو».

كي ينشط الترانزستور كخلية عصبية بيولوجية، يجب أن يتمكن من تنفيذ وظائف شبيهة بعمل الخلية العصبية، لا سيما وظائف المجموع المرجّح والعتبة. تشير هذه المعايير إلى قدرة الخلية العصبية البيولوجية على تلقي إشارات الدخل المرجّحة من خلايا عصبية أخرى ثم جمع قيم الإدخال ومقارنتها بقيمة العتبة لاتخاذ قرار التشغيل أو الامتناع عنه. يشمل الدماغ البشري عشرات مليارات الخلايا العصبية التي تؤدي وظائف المجموع المرجّح والعتبة بشكل متكرر في الثانية الواحدة وتسيطر معاً على أفكارنا وأفعالنا.

قشرة ثنائية الأبعاد

في دراسة جديدة، عمد الباحثون إلى ابتكار ترانزستور عصبي ينشط كالخلية العصبية ويستطيع أداء وظائف المجموع المرجّح والعتبة. بدل أن يكون الترانزستور العصبي مصنوعاً من السيليكون كالنماذج التقليدية، يتألف هذا النموذج من قشرة ثنائية الأبعاد ومصنوعة من ثاني كبريتيد الموليبدينوم الذي ينتمي إلى طبقة جديدة من أشباه موصلات اسمها «الكالجوجينيد الثنائي المعدني الانتقالي».

لإثبات الشبه بين عمل الترانزستور العصبي والخلية العصبية، أشار الباحثون إلى إمكان السيطرة على الجهاز عبر بوابة أو بوابتين في الوقت نفسه.

في الحالة الثانية، يطبّق الترانزستور العصبي وظيفة الجمع. لتأكيد هذه الفكرة، أثبت الباحثون أن الترانزستور العصبي قد يؤدي مهمة العدّ بما يشبه تحريك الخرز في إطار مؤلف من خرزتين فضلاً عن تنفيذ وظائف منطقية أخرى.

إيجابية

تتعلق إحدى إيجابيات الترانزستور العصبي بسرعة تشغيله. رغم تصنيع بعض الأجهزة العصبية الأخرى، إلا إنها تعمل بوتيرة 0.05 هيرتز كحد أقصى، أي أقل بكثير من متوسط نشاط الخلايا العصبية البيولوجية الذي يبلغ 5 هيرتز. أما الترانزستور العصبي الجديد فيعمل ضمن نطاق تردد عريض يتراوح بين 0.01 و15 هيرتز، ويتوقّع الباحثون أن يقدم هذا الخيار منافع تسمح بتطوير معدات عصبية متحولة.

يأمل الباحثون مستقبلاً أن يضيفوا بوابات تحكّم إلى الترانزستور العصبي لابتكار نموذج أكثر واقعية عن الخلايا العصبية البيولوجية بمدخلاتها المتعددة. كذلك يأمل الباحثون أن يدمجوا الأجهزة العصبية مع أجهزة «ممرستور» أو «الذاكرة المقاوِمة» لبناء أنظمة عصبية متحولة تستطيع أن تعمل مثل الدماغ.

back to top