تستكشف الباحثة ميراندا شواكي كيف يمكن للحوسبة المستوحاة من الدماغ البشري أن تغذي الذكاء الاصطناعي الموفر للطاقة.
تقوم شواكي بتطوير مواد وأجهزة للحوسبة العصبية، التي تعالج وتخزن المعلومات في وقت واحد، تمامًا كما تفعل الخلايا العصبية والمشابك العصبية في الدماغ.
تسعى الطالبة الجامعية في قسم علوم وهندسة المواد في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT)، مدفوعة بفضولها، إلى البحث في التكلفة العالية للطاقة في الحوسبة، وخاصة للذكاء الاصطناعي. تسعى شواكي لتطوير مواد وأجهزة جديدة للحوسبة العصبية، التي تحاكي الدماغ عن طريق معالجة وتخزين المعلومات في نفس المكان. تدرس الباحثة المشابك الأيونية الكهروكيميائية، وهي أجهزة صغيرة يمكن "ضبطها" لتعديل الموصلية، تمامًا مثل الخلايا العصبية التي تقوي أو تضعف الروابط في الدماغ.
تقول شواكي "إذا نظرت إلى الذكاء الاصطناعي على وجه الخصوص، لتدريب هذه نماذج اللغات الكبيرة جدًا، فإن ذلك يستهلك الكثير من الطاقة. وإذا قارنت ذلك بكمية الطاقة التي نستهلكها كبشر عندما نتعلم الأشياء، فإن الدماغ يستهلك طاقة أقل بكثير"، مضيفة "هذا ما أدى إلى هذه الفكرة لإيجاد طرق أكثر كفاءة في استخدام الطاقة ومستوحاة من الدماغ لتطوير الذكاء الاصطناعي".
ويؤكد مستشارها، بيلج يلدز، أن أحد أسباب كفاءة الدماغ العالية هو أن البيانات لا تحتاج إلى نقلها ذهابًا وإيابًا.
يقول يلدز، الأستاذ في قسم العلوم والهندسة النووية وقسم علوم وهندسة المواد "في الدماغ، تُعالج المعلومات في الوصلات بين الخلايا العصبية، والتي تسمى المشابك العصبية. تُنقل الإشارات هناك. تتم معالجتها وبرمجتها وتخزينها في نفس المكان". تهدف أجهزة شواكي إلى محاكاة هذه الكفاءة.
اقرأ أيضا... تطوير طريقة تجعل صورا طبية مولدة بذكاء اصطناعي كالحقيقية
ركزت مشاريعها المبكرة على الخصائص التي تحتاجها هذه الأجهزة لتعمل بشكل جيد، التشغيل السريع، وانخفاض استهلاك الطاقة، والتوافق مع تكنولوجيا أشباه الموصلات، واستخدام أيونات المغنيسيوم بدلاً من الهيدروجين، الذي يمكن أن يتسرب إلى البيئة ويجعل الأجهزة غير مستقرة.
يصف يلدز بحث شواكي بأنه خطوة رائدة نحو حل أحد أكبر تحديات الذكاء الاصطناعي، استهلاك الكثير من الطاقة.
يقول يلدز "هذا هو علم الكيمياء الكهربائية للحوسبة المستوحاة من الدماغ. إنه سياق جديد للكيمياء الكهربائية، ولكنه يحمل أيضًا بُعدًا يتعلق بالطاقة، لأن استهلاك الطاقة في الحوسبة يتزايد. علينا إيجاد طرق جديدة للحوسبة باستهلاك طاقة أقل بكثير، وهذه إحدى الطرق التي يمكن أن تساعدنا في التحرك في هذا الاتجاه".
وكأي عمل رائد، فإنه يأتي مصحوبًا بتحديات، خاصةً في الربط بين مفاهيم الكيمياء الكهربائية وفيزياء أشباه الموصلات.
تقول شواكي "لدى فريقنا خلفية في الكيمياء. وعندما بدأنا هذا العمل بالبحث في المغنيسيوم، لم يستخدم أحد المغنيسيوم في هذا النوع من الأجهزة من قبل. لذلك، كنا نطّلع على أدبيات بطاريات المغنيسيوم للاستلهام والبحث عن مواد واستراتيجيات مختلفة يمكننا استخدامها. عندما بدأتُ هذا العمل، لم أكن أتعلم لغة ومعايير مجال واحد فقط، بل كنت أحاول تعلمها لمجالين، والترجمة بينهما أيضًا".
كما أنها تواجه تحديًا مألوفًا لجميع العلماء: كيفية فهم البيانات غير المنتظمة.
تؤكد أن "التحدي الرئيسي هو القدرة على تحليل بياناتي والتأكد من أنني أفسرها بطريقة صحيحة، وأنني أفهم معناها الحقيقي".
تتغلب شواكي على هذه العقبات من خلال التعاون الوثيق مع الزملاء في مختلف المجالات، بما في ذلك علم الأعصاب والهندسة الكهربائية، وأحيانًا من خلال إجراء تغييرات طفيفة على تجاربها ومراقبة النتائج.
مصطفى أوفى (أبوظبي)