بينما تقترب رقائق الحواسيب التقليدية من حدودها الفيزيائية وتتصاعد احتياجات أنظمة الذكاء الاصطناعي للطاقة، يركز عدد من الباحثين على تقليد آليات الدماغ لصنع أجهزة أكثر كفاءة. يُتوقع أن استهلاك الطاقة في مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي سيتضاعف بحلول نهاية العقد، ما يثير قضايا ملحة حول الاستدامة وتصميم الأجهزة الإلكترونيّة.
تعمل مجموعة بقيادة سوتشي جوها، أستاذة الفيزياء في جامعة ميسوري وعضو في معهد مواد وهندسة المواد، على مكوّنات حوسبة عصبية الشكلية تشبه المشابك العصبية. تؤكد جوها أن الدماغ يتميز بكفاءة عالية؛ فهو يؤدي مهام معقدة باستخدام نحو 20 واط فقط، وهو مثال عملي لطريقة جيدة لتوفير الطاقة.
تبني الأجهزة المعنية ترانزستورات عضوية قادرة على تخزين ومعالجة المعلومات في نفس الموقع، بدل الفصل التقليدي بين الذاكرة ووحدة المعالجة. هذا يقلل حركة البيانات المكلفة بين وحدات مختلفة في الرقاقة، ما يخفض استهلاك الطاقة ويُحسّن الأداء في مهام مثل تعرف الأنماط واتخاذ القرار.
عند تحويل مواد عضوية متشابهة إلى ترانزستورات شبيهة بالمشابك، تبيّن أن الأداء يختلف بشدة. خلص الفريق إلى أن العامل الحاسم هو الواجهة الرقيقة حيث تلتقي المادة شبه الموصلة بطبقة عازلة، وأن الاختلافات الهيكلية الصغيرة تؤثر تأثيراً كبيراً. يقدّم العمل مبادئ إرشادية لتصميم أجهزة حوسبة عصبية الشكلية.
نشرت النتائج في مجلة ACS Applied Electronic Materials، وشارك في التأليف باحثون من Mizzou وجامعة حمد بن خليفة. المصدر: جامعة ميسوري.
كلمات صعبة
- رقاقة — لوح رقيق يحتوي على دوائر إلكترونيةرقائق
- استهلاك — كمية الطاقة المستخدمة في نظام أو جهاز
- حوسبة عصبية الشكلية — تقنيات تحاكي بنية وعمل الدماغ في الحوسبة
- مشبك — روابط بين الخلايا العصبية في الدماغالمشابك العصبية, المشابك
- ترانزستور — مكوّن إلكتروني يتحكم في تدفق الكهرباءترانزستورات عضوية
- واجهة — السطح الذي يلتقي عنده مادتان مختلفتانالواجهة الرقيقة
- شبه موصل — مادة توصل الكهرباء بشكل جزئيشبه الموصلة
- طبقة — غطاء يمنع مرور الكهرباء أو الحرارةطبقة عازلة
- مبدأ — قواعد عامة تساعد في التصميم أو العملمبادئ إرشادية
تلميح: مرّر المؤشر أو ركّز أو اضغط على الكلمات المظلَّلة داخل القصة لرؤية تعريفات سريعة أثناء القراءة أو الاستماع.
أسئلة للمناقشة
- ما فوائد ومحاذير استخدام تقنيات مستوحاة من الدماغ لتقليل استهلاك الطاقة في مراكز البيانات؟ اذكر أمثلة أو جوانب عملية.
- كيف يمكن أن تؤثر الاختلافات الهيكلية الصغيرة في المواد على قدرة الشركات على تصنيع هذه الأجهزة على نطاق واسع؟ اشرح الأسباب.
- هل تفضّل استخدام مواد عضوية في الحواسيب المستقبلية أم المواد التقليدية؟ برّر رأيك مع ذكر أثر ذلك على الأداء أو الاستدامة.
