دبیر ستاد توسعه علوم و فناوریهای شناختی از پیشرفت پروژه «رایانا» به عنوان طرح ملی مغز مصنوعی خبر داد و گفت پژوهشگران ایرانی موفق شدهاند شبکهای از سلولهای عصبی زنده را خارج از بدن ایجاد کنند؛ فناوری نوظهوری که میتواند زمینهساز توسعه پردازندههای زیستی و کاهش مصرف انرژی در سامانههای محاسباتی آینده باشد.
به گزارش سیناپرس، فناوری «مغز مصنوعی» که با نامهایی مانند رایانش عصبی زنده نیز شناخته میشود، یکی از حوزههای نوظهور در مرز علوم اعصاب، زیستفناوری و مهندسی محاسبات است. در این رویکرد، به جای استفاده از تراشههای سیلیکونی متداول در رایانهها، از سلولهای عصبی واقعی برای انجام پردازش اطلاعات استفاده میشود.
در این فناوری، سلولهای عصبی (نورونها) در محیط آزمایشگاهی و خارج از بدن انسان کشت داده میشوند. این سلولها در شرایط کنترلشده رشد میکنند و به تدریج با یکدیگر ارتباط برقرار میکنند و شبکههای عصبی مشابه آنچه در مغز انسان وجود دارد را شکل میدهند. این شبکهها توانایی برقراری ارتباط الکتروشیمیایی دارند و میتوانند در واکنش به محرکهای بیرونی، الگوهایی را یاد بگیرند یا رفتارهای سادهای از خود نشان دهند.
پس از شکلگیری این شبکههای سلولی، امکان اتصال آنها به سیستمهای دیجیتال فراهم میشود. در این مرحله، ورودیهایی از یک رایانه یا محیط کنترل شده به شبکه عصبی زنده داده میشود و پاسخهای آن ثبت و تحلیل میشود. به مرور زمان، این شبکه میتواند نسبت به محرکها واکنشهای پایدارتر و هدفمندتری نشان دهد؛ ویژگیای که به آن قابلیت «یادگیری» اطلاق میشود.
اهمیت این فناوری در تفاوت بنیادی آن با رایانههای سنتی است. در پردازندههای معمولی، اطلاعات به صورت صفر و یک و بر اساس منطق دیجیتال پردازش میشود، اما در شبکههای عصبی زنده، پردازش اطلاعات به شکل زیستی و مشابه عملکرد مغز انجام میگیرد. این موضوع میتواند در آینده منجر به ساخت سامانههایی شود که در برخی وظایف خاص، توانایی یادگیری و سازگاری بیشتری نسبت به رایانههای فعلی دارند.
یکی از مزیتهای بالقوه این فناوری، بهرهوری انرژی است. مغز انسان با وجود پیچیدگی بسیار بالا، مصرف انرژی بسیار کمی دارد. به همین دلیل، اگر بتوان از شبکههای عصبی زنده به عنوان واحد پردازش استفاده کرد، در تئوری امکان کاهش چشمگیر مصرف انرژی در سامانههای محاسباتی وجود دارد. البته این موضوع هنوز در حد فرضیه و نتایج آزمایشگاهی اولیه است و به مرحله کاربرد صنعتی گسترده نرسیده است.
در کنار این مزایا، این فناوری با چالشهای جدی نیز روبرو است. پایداری سلولها خارج از بدن، کنترلپذیری دقیق شبکههای عصبی، مقیاسپذیری برای کاربردهای بزرگ و همچنین مسائل اخلاقی مرتبط با استفاده از بافتهای عصبی، از جمله موضوعاتی هستند که همچنان در حال بررسی و توسعهاند.
در مجموع، مغز مصنوعی را میتوان تلاشی برای نزدیک شدن به شیوه پردازش اطلاعات در طبیعت دانست؛ تلاشی که هدف آن جایگزینی کامل رایانههای موجود نیست، بلکه ایجاد نوعی سامانه محاسباتی جدید است که از اصول زیستی برای پردازش و یادگیری الهام میگیرد.
حالا این فناوری در ایران و با حمایت معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری در دستور کار فناوران و پژوهشگران قرار گرفته است؛ پروژهای که بنا به گفته دبیر ستاد توسعه علوم شناختی با اعتبار ۳۰ میلیارد تومانی در مرحله تحقیقاتی قرار دارد.
به گفته پژوهشگران، استفاده از شبکههای عصبی زنده میتواند به دلیل شباهت به سازوکار پردازش اطلاعات در مغز انسان، مصرف انرژی سامانههای محاسباتی را به شکل چشمگیری کاهش دهد. با این حال، میزان دقیق این صرفهجویی در مقیاس صنعتی هنوز نیازمند توسعه فناوری و ارزیابیهای بیشتر است.
رایانا، کامپیوتر زنده
دکتر عطاالله پورعباسی، دبیر ستاد توسعه علوم و فناوریهای شناختی با اشاره به ماهیت این طرح گفت: پروژه مغز مصنوعی با نام «رایانا» در واقع به این معناست که ما اکنون به توان علمی پرورش سلولهای عصبی در محیط کشت دست یافتهایم؛ این سلولها خارج از بدن انسان در همان محیط کشت با یکدیگر ارتباط سیناپسی برقرار کرده و شبکه عصبی تشکیل میدهند.
وی با تاکید بر اینکه این شبکه عصبی قابلیت یادگیری دارد، اظهار کرد: به این معنا که میتواند خارج از بدن، برای مثال با یک کامپیوتر تعامل داشته باشد، بازی کند یا به سیستمهای محاسباتی دستور بدهد. این فناوری در حقیقت پایه تولید مدارهای مجتمع یا پردازندههایی مبتنی بر سلولهای زنده است که از آن بهعنوان یکی از فناوریهای لبه علم در حوزه «علوم اعصاب» یاد میشود.
پورعباسی با اشاره به اهمیت این فناوری ادامه داد: از منظر بهرهوری و صرفهجویی در مصرف انرژی، در صورت رسیدن این فناوری به مرحله تجاریسازی—که در حال حاضر تنها یک یا دو شرکت در جهان به آن دست یافتهاند—میتواند مصرف انرژی را تا حدود یک میلیون برابر کاهش دهد.
دبیر ستاد توسعه علوم و فناوری شناختی خاطر نشان کرد: در این رویکرد، به جای استفاده از پردازندههای سیلیکونی، از پردازندههای سلولی استفاده میشود و این تغییر میتواند به شکل چشمگیری هزینه و مصرف انرژی سامانههای محاسباتی را کاهش دهد.
وی در پاسخ به این سؤال که این پروژه در کدام مرکز در حال اجراست، توضیح داد: یک گروه پژوهشی و یک شرکت دانشبنیان موفق شدهاند این شبکه عصبی را خارج از بدن ایجاد کنند و تستهای اولیه آن نیز انجام شده است.
دبیر ستاد توسعه علوم و فناوریهای شناختی افزود: خوشبختانه حمایت خوبی از این پروژه انجام شده و دانش فنی آن نیز تاکنون بهدست آمده است. از این مرحله به بعد، حمایتها به سمت تجاریسازی این فناوری هدایت خواهد شد.
پور عباسی تاکید کرد: اصل این فناوری در این است که بتوانیم سلولها را خارج از بدن کشت دهیم، آنها را به هم متصل و شبکهسازی کنیم و امکان آموزش دادن به آنها را فراهم سازیم؛ بهگونهای که مانند مغز قابلیت یادگیری داشته باشند، اما خارج از بدن انسان عمل کنند.
وی در پاسخ به پرسشی درباره کشورهای فعال در این حوزه، گفت: در حال حاضر کشورهایی مانند آمریکا و کانادا روی این فناوری کار میکنند و ما نیز تقریباً از نظر دانش فنی همپای آنها در حال پیشرفت هستیم.
به نقل از ایسنا، پورعباسی یادآور شد: این پروژه با حمایت معاونت علمی ریاستجمهوری و با اعتباری حدود ۳۰ میلیارد تومان تاکنون پشتیبانی شده است.
تجربه جهانی نشان میدهد که فناوری مغز مصنوعی هنوز در مرحله پژوهشی قرار دارد و تاکنون تنها تعداد محدودی از شرکتها و مراکز تحقیقاتی در آمریکا، کانادا و استرالیا توانستهاند نمونههای آزمایشگاهی یا نیمهتجاری آن را توسعه دهند. با این حال، بسیاری از متخصصان این حوزه را یکی از امیدوارکنندهترین مسیرها برای توسعه سامانههای محاسباتی کممصرف و الهامگرفته از مغز انسان میدانند.