شرائح مستوحاة من الدماغ: الحل السحري لتقليل استهلاك الطاقة في الذكاء الاصطناعي!
مع تهديد استهلاك الطاقة للذكاء الاصطناعي بالضعف بحلول عام 2026، كشف فريق دولي من الباحثين عن خارطة طريق طموحة لتكنولوجيا الحوسبة المستوحاة من الدماغ، والتي يمكن أن تقلل بشكل كبير من البصمة البيئية للذكاء الاصطناعي مع تعزيز قدراته.
تستعرض المراجعة الشاملة، التي نُشرت في 22 يناير في مجلة Nature بواسطة 23 خبيرًا رائدًا من الأكاديمية والصناعة، كيف يمكن أن تحدث الحوسبة العصبية – الشرائح التي تحاكي بنية الدماغ – ثورة في كل شيء بدءًا من الهواتف الذكية إلى المدن الذكية بينما تستخدم جزءًا بسيطًا فقط من طاقة الأنظمة التقليدية.
يقول جيرت كاوينبرغس، أستاذ متميز في قسم الهندسة الحيوية بجامعة كاليفورنيا سان دييغو وأحد مؤلفي الورقة: “الحوسبة العصبية ذات صلة خاصة اليوم، عندما نشهد التوسع غير القابل للتحمل لأنظمة الذكاء الاصطناعي التي تستهلك الطاقة والموارد”.
يبدو أن هذا المجال يصل إلى لحظة حاسمة. يقول ديريشا كوديثيبودي، رئيس كرسي روبرت ف. ماكديرموت بجامعة تكساس سان أنطونيو ومؤلف الورقة المقابل: “نحن الآن عند نقطة حيث توجد فرصة هائلة لبناء هياكل جديدة وإطارات مفتوحة يمكن نشرها في التطبيقات التجارية”.
تمتد التطبيقات المحتملة عبر نطاق مثير للإعجاب، بدءًا من الحوسبة العلمية والذكاء الاصطناعي إلى الواقع المعزز والأجهزة القابلة للارتداء والزراعة الذكية والبنية التحتية الحضرية. لقد أظهرت الاختراقات الأخيرة بالفعل وعد هذه التكنولوجيا – ففي عام 2022، طور فريق بقيادة كاوينبرغس شريحة يمكنها تشغيل تطبيقات ذكاء اصطناعي متنوعة باستخدام طاقة أقل بكثير مقارنةً بالأنظمة التقليدية مع الحفاظ على دقة مكافئة.
لكن لتحقيق اعتماد واسع النطاق، يجادل الباحثون بأن الأنظمة العصبية تحتاج إلى محاكاة أفضل لواحدة من الميزات الرئيسية للدماغ: تقليم الاتصالات العصبية الانتقائي. يشكل الدماغ البشري عددًا كبيرًا من الاتصالات قبل القضاء الاستراتيجي على معظمها؛ وهي عملية تعزز الكفاءة المكانية واحتفاظ المعلومات.
يشير كاوينبرغس إلى أن “القابلية للتوسع الفائقة والكفاءة العالية تأتيان من التوازي الضخم والبنية الهرمية في تمثيل الخلايا العصبية”، موضحاً كيف تجمع الأنظمة بين الاتصالات المحلية الكثيفة داخل الوحدات الأساسية (مثل المادة الرمادية في الدماغ) مع اتصالات بعيدة نادرة (تشبه المادة البيضاء).
يمكن أن يكون التأثير كبيراً. يرى الباحثون في مركز السوبر كمبيوتر بسان دييغو إمكانيات هائلة حيث يتم تقييم الهياكل الجديدة للحوسبة بشكل منتظم. يقول أميتافا ماجومدار، مدير الحوسبة العلمية المدعومة بالبيانات بالمركز وأحد مؤلفي الورقة: “تظهر هذه المنشورة إمكانيات هائلة نحو استخدام الحوسبة العصبية على نطاق واسع لتطبيقات الحياة الواقعية”.
تشدد خارطة الطريق على أن النجاح سيتطلب تعاوناً واسع النطاق بين الأكاديمية والصناعة بالإضافة إلى تطوير أدوات برمجة أكثر سهولة لجعل التكنولوجيا متاحة لمجموعة واسعة أكبر من المطورين والباحثين.
بدلاً من اقتراح حل واحد فقط ، يتصور المؤلفون مجموعة متنوعة من تصميمات الأجهزة العصبية المصممة لتناسب تطبيقات مختلفة. قد تساعد هذه المقاربة المرنة على تسريع الاعتماد عبر مختلف القطاعات ، بدءاً من الرعاية الصحية والروبوتيات وصولاً إلى مراقبة البيئة والأنظمة المستقلة.
<پ>التقدم جارٍ بالفعل:في العام الماضي ، حصل كاوينبرغس وكوديثيبودي على 4 ملايين دولار أمريكيمن المؤسسة الوطنية للعلوم لإطلاق THOR: The Neuromorphic Commons ، وهي شبكة بحث رائدة ستوفر الوصول المفتوح لأجهزة وأدوات الحوسبة العصبية ، مما يعزز الابتكار التعاوني في هذا المجال سريع التطور.
