“Yapay Sinapslar” Süper Bilgisayarların İnsan Beynini Taklit Etmesini Sağlayabilir

Araştırmacılar bu teknolojinin robotları, sürücüsüz arabaları ve borsa simsarlığını ilerletebileceğini düşünüyor – Scientific American

Bilim insanları, insan beynindeki nöronlar arasındaki bağlantıları daha önceki cihazlardan daha iyi taklit edebilen mikroskobik boyutlarda aletler icat etti. Yani, sorun çözümünde insani becerileri olan geniş kapsamlı beyin-benzeri makineler gerçek olabilir.

Bu yeni araştırma, robotların, sürücüsüz araçların, veri madenciliğinin, tıbbi teşhisin, borsa simsarlığı analizlerinin ve “gelecekteki diğer akıllı etkileşimli sistem ve makinelerin” iyileştirilmesinin önünü açabilir, diyor araştırmanın yazarı ve Kore’deki Pohang Bilim ve Teknoloji Müzesi’nde malzeme bilimci olan Tae-Woo Lee.

İnsan beyninin muazzam hesaplama gücü, bağlantılarından geliyor. Daha eski bir araştırma beynimizde yaklaşık 100 milyar nöron ve bu hücreleri birbirine bağlayan 1 katrilyon bağlantı olduğunu iddia ediyor. Bu bağlantıların ya da sinapsların her birinde bir nöron saniyede yaklaşık 10 defa ateşleniyor.

Teoride, insan beyni saniyede yaklaşık 10 katrilyon operasyon yapabilir. Buna karşın, dünyanın en güçlü 500 bilgisayarını sıralayan TOP500 Proje’ye göre, dünyanın en hızlı süper bilgisayarı olan Tianhe-2 saniyede yaklaşık 55 katrilyon hesaplama yapabiliyor. Öte yandan, bir araştırmaya göre insan beyni 20 vat güç tüketirken Tianhe-2 17,8 megavat güç tüketiyor. Diğer bir deyişle, insan beyni bir ampulden sönük bir ışık almaya yetecek kadar güce ihtiyaç duyarken Tianhe-2 900.000 ampulü yakacak güç istiyor.

Bilim insanları insan beyninin gücüne ve verimine yaklaşacak bilgisayarlar yapmak istiyorlar. “Hareketleri biyolojik sinapslarla yarışabilecek yapay sinapsların geliştirilmesi kritik bir adım olacak.” diyor Lee Live Science’a.

Şimdiye kadar yapay sinapslar biyolojik sinapslardan çok daha fazla enerji tüketti. Bir araştırma biyolojik sinapsların her bir nöron ateşlendiğinde 10 femtojoule tükettiğini iddia ediyor. Şimdi, Lee ve iş arkadaşları sinaptik aktivite başına sadece 1,23 femtojoule harcayan yapay sinapslar geliştirdiler ve şu ana kadarki en az enerji harcayan yapay sinaps olduğunu söylüyorlar. (Karşılaştırabilmek adına, 1 metreden yere bırakılan bir elma yaklaşık 1 katrilyon femtojoule kinetik enerji üretir.)

Araştırmaya göre “yapay beyinler eninde sonunda enerji tüketimi ve bellek yoğunluğu açısından biyolojik beyinlere rakip olacak ve hatta geçecek.” diyor Lee.

Bu yeni yapay sinapslar bir nevi transistör ya da elektronik anahtarlar. Açılıp kapanarak sinaps ateşlemelerini taklit edebiliyorlar.

Araştırmacılar 10 santimetrelik bir plaka üzerinde 144 sinaptik transistör geliştirdi. Bu cihazların merkezinde 200-300 nanometre genişliğinde kablolar bulunuyor. (Karşılaştırabilmek adına, ortalama bir insan saç teli yaklaşık 100.000 nanometre genişliğinde.) Bu cihazların küçük bir özelliği de tüketilen enerji miktarını azaltması, diyor araştırmacılar.

Yeni cihazlar birbiri etrafına sarılmış bir tür organik materyalden yapılıyor. Bu materyaller biyolojik sinapsların çalışma prensibini ve elektronik anahtarların açılıp kapanışını taklit ederek yapay sinapsların elektrik yüklü iyonları tutmasına ya da bırakmasına yardım ediyor, diye açıklıyor araştırmacılar.

Yapay sinapslar insan sinir lifinin uzun yapısını ve esnekliğini taklit ediyor. Teoride, araştırmacılar insan beynini kopyalarcasına bu cihazları 3 boyutlu örgü şeklinde düzenleyebilirler, diyor Lee. Tabii 3 boyutlu örgü şeklinde yapay sinapsların üretilmesi için 3B baskının ilerlemesi gerekiyor, diye de ekliyor.

Araştırmacılar şu an sadece birkaç düzine nanometre genişliğinde organik nano kablolar geliştirmek için çalışıyorlar, diyor Lee. Sinaptik transistörlerin enerji tüketimini, kullandıkları materyalleri ve yapılarını düzenleyerek düşürebileceklerini de düşünüyorlar, diye ekliyor.