ثورة تكنولوجية .. ابتكار جهاز عصبي صناعي يحاكي عمل الدماغ البشري
للعلّم - في إنجاز تكنولوجي واعد، نجح مهندسون من جامعة RMIT الأسترالية في تطوير جهاز عصبي صناعي يحاكي وظائف الدماغ البشري، قادر على التعرف على حركات اليد، وتخزين الذكريات، ومعالجة البيانات البصرية في الزمن الحقيقي.
يقود الفريق البحثي البروفيسور سوميت واليا، رئيس مركز المواد والمستشعرات البصرية الإلكترونية، الذي أوضح أن الجهاز تم تصميمه باستخدام مادة ثنائية كبريتيد الموليبدينوم (MoS₂) فائقة الرقة. تتميز هذه المادة بقدرتها على التقاط الضوء وتحويله إلى إشارات كهربائية تشبه الإشارات العصبية في الدماغ البشري، ما يتيح للجهاز الاستجابة الفورية للتغيرات البيئية دون الحاجة إلى استهلاك كبير للطاقة أو الوقت في تحليل البيانات.
وقال واليا: "يحاكي هذا الجهاز التجريبي وظيفة العين في التقاط الضوء، وعمل الدماغ في معالجة المعلومات البصرية، ليتمكن من الاستجابة السريعة للبيئة وتكوين ذكريات دون الحاجة إلى قواعد بيانات ضخمة أو طاقة هائلة".
وفي الاختبارات، سجل الجهاز دقة وصلت إلى 75% في التعرف على الصور الثابتة بعد 15 دورة تدريبية، و80% في تنفيذ المهام الديناميكية بعد 60 دورة. كما يستطيع استشعار حركة اليد من خلال إدراك الخطوط الخارجية للأشكال، مما يقلل من الحاجة لمعالجة كل إطار على حدة ويوفر الطاقة، بفضل خاصية "الذاكرة" التي تُقربه أكثر من عمل الدماغ الحقيقي.
ويؤكد الباحثون أن هذا التقدم يمثل خطوة كبيرة نحو تقنيات ذكية وموفرة للطاقة، لاسيما في مجالات مثل الروبوتات، والمركبات ذاتية القيادة، وأنظمة التفاعل البشري.
وفي هذا السياق، أشار الدكتور الحوراني، أحد المشاركين في البحث، إلى أن "الأنظمة العصبية الشكلية تمكّن الروبوتات من التعرف على سلوك البشر بدقة وسرعة، وهو أمر بالغ الأهمية في البيئات التي يعمل فيها الإنسان والآلة جنبا إلى جنب، سواء في المنزل أو المصنع".
ويمتاز الجهاز كذلك بالعمل ضمن نطاق الضوء المرئي، على عكس الأنظمة السابقة التي اقتصرت على الأشعة فوق البنفسجية، مع إمكانية إعادة ضبط ذاكرته لتأدية مهام جديدة. هذه الميزة تفتح الباب أمام تطبيقات متقدمة، مثل استخدام الأشعة تحت الحمراء لمراقبة الانبعاثات أو اكتشاف المواد السامة.
واختتم واليا بقوله: "نحن لا نسعى لاستبدال الحوسبة التقليدية، بل نكملها. التقنيات العصبية توفر إمكانات هائلة لمعالجة البيانات البصرية بكفاءة عالية وفي الزمن الحقيقي، وهو أمر بالغ الأهمية في البيئات التي تتطلب استجابة فورية لإنقاذ الأرواح".
يقود الفريق البحثي البروفيسور سوميت واليا، رئيس مركز المواد والمستشعرات البصرية الإلكترونية، الذي أوضح أن الجهاز تم تصميمه باستخدام مادة ثنائية كبريتيد الموليبدينوم (MoS₂) فائقة الرقة. تتميز هذه المادة بقدرتها على التقاط الضوء وتحويله إلى إشارات كهربائية تشبه الإشارات العصبية في الدماغ البشري، ما يتيح للجهاز الاستجابة الفورية للتغيرات البيئية دون الحاجة إلى استهلاك كبير للطاقة أو الوقت في تحليل البيانات.
وقال واليا: "يحاكي هذا الجهاز التجريبي وظيفة العين في التقاط الضوء، وعمل الدماغ في معالجة المعلومات البصرية، ليتمكن من الاستجابة السريعة للبيئة وتكوين ذكريات دون الحاجة إلى قواعد بيانات ضخمة أو طاقة هائلة".
وفي الاختبارات، سجل الجهاز دقة وصلت إلى 75% في التعرف على الصور الثابتة بعد 15 دورة تدريبية، و80% في تنفيذ المهام الديناميكية بعد 60 دورة. كما يستطيع استشعار حركة اليد من خلال إدراك الخطوط الخارجية للأشكال، مما يقلل من الحاجة لمعالجة كل إطار على حدة ويوفر الطاقة، بفضل خاصية "الذاكرة" التي تُقربه أكثر من عمل الدماغ الحقيقي.
ويؤكد الباحثون أن هذا التقدم يمثل خطوة كبيرة نحو تقنيات ذكية وموفرة للطاقة، لاسيما في مجالات مثل الروبوتات، والمركبات ذاتية القيادة، وأنظمة التفاعل البشري.
وفي هذا السياق، أشار الدكتور الحوراني، أحد المشاركين في البحث، إلى أن "الأنظمة العصبية الشكلية تمكّن الروبوتات من التعرف على سلوك البشر بدقة وسرعة، وهو أمر بالغ الأهمية في البيئات التي يعمل فيها الإنسان والآلة جنبا إلى جنب، سواء في المنزل أو المصنع".
ويمتاز الجهاز كذلك بالعمل ضمن نطاق الضوء المرئي، على عكس الأنظمة السابقة التي اقتصرت على الأشعة فوق البنفسجية، مع إمكانية إعادة ضبط ذاكرته لتأدية مهام جديدة. هذه الميزة تفتح الباب أمام تطبيقات متقدمة، مثل استخدام الأشعة تحت الحمراء لمراقبة الانبعاثات أو اكتشاف المواد السامة.
واختتم واليا بقوله: "نحن لا نسعى لاستبدال الحوسبة التقليدية، بل نكملها. التقنيات العصبية توفر إمكانات هائلة لمعالجة البيانات البصرية بكفاءة عالية وفي الزمن الحقيقي، وهو أمر بالغ الأهمية في البيئات التي تتطلب استجابة فورية لإنقاذ الأرواح".