دکتر سید سلمان فاطمی

سوپاپ ها یا ترانزیستورهای زیستی(قسمت اول)
ابزار جدید: مغز دیجیتال- که آموزش و یادگیری بشری را تقلید میکند!
سلول های عصبی در مغز، بخش بزرگی از انرژی دریافتی فرد را مصرف میکند. بنابراین طبیعی است بدن انسان در صرفه جویی مصرف انرژی، کوشش کند از توسعه ی بی مهابای مغز جلوگیری کند؛ ولی پیشرفت های تکنولوژیک امروز، امکان تهیه ی مغز مصنوعی ای را میدهد که تا حدی مانند مغز طبیعی انسان کار میکند. سیناپس های عصبی بخش بزرگی از قابلیت انعطاف مغز و شرطی شدن و سازگاری با شرایط محیط را سبب میشود. سیناپس های عصبی مانند ترانزیستور در مدارهای الکتریکی است و با الگو برداری از این شباهت، ساخت ترانزیستورهای زیستی مصنوعی ممکن شده است.

پژوهشگران، وسیله ای محاسباتی ساخته اند که شبیه مغز انسان است و میتواند به وسیله ی ارتباط و پیوند دادن بین اشیا، یاد بگیرد و به روش فیزیولوژیست معروفایوان پاولوف عمل کند که سگ ها را شرطی کرد تا صدای زنگ را با غذای خود مرتبط کنند.

پژوهشگران دو دانشگاه نورت وسترنو هونگ کنگموفق شدند بین فشار و نور، ارتباط و پیوند برقرار کنند. نحوه ی کار این وسیله در تزانزیستورهای الکتروشیمیایی است که سازگار با عضو است. این ترانزیستورها داده ها را کاملا مانند مغز انسان، پردازش و ذخیره میکند.

دانشمندان استدلال می‌کنند که این ترانزیستورها می‌توانند در کوتاه مدت و بلند مدت، انسجام عصبی موجود در مغز انسان را تقلید کنند و به این ترتیب، حافظه هایی را ایجاد کند که در گذر زمان، شکل می‌گیرد.

ترانزیستورهای جدید به خاطر قدرت عقلی شبیه مغز انسان، میتواند از سیستم های استفاده از نیرو در حدود دیجیتال سنتی و قدرت محدود آن در انجام وظایف متعدد و همزمان، بگذرد.

این دستگاه مشابه مغز انسان می‌تواند خطاها را اصلاح کند و این، اجازه ی عمل مستمر را می‌دهد حتی اگر برخی بخش های آن از کار بیفتد.
جاناتان ریونایاز دانشگاه نورت وسترن می‌گوید: با اینکه کامپیوترهای معاصر، متمایز هستند عقل انسان با بهره مندی از انسجام عصبی قابل انعطاف- که رکن اساسی در وظایف دیجیتالی مغز است و به آن، اجازه ی عمل موازی و تعامل آسان با اشتباهات و ذخیره ی نیرو را میدهد- در انجام برخی امور پیچیده و نامرتب مانند شناسایی شکل ها و و تعیین حرکت و یک پارچه کردن حواس، به سادگی می‌تواند پیروز شود.

در پروژه ی خود، ترانزیستورهای اندامی با قابلیت انعطاف را عرضه می کنیم که وظایف اصلی انسجام و هماهنگی بیولوژیک عصبی را انجام می‌دهد.

مشکل کامپیوتر های قدیمی:
پژوهشگران اثبات کرده اند وسیله ی آنها می‌تواند آموزش شرطی شدن را تقلید کند و این، با مرتبط کردن ترانزیستورهای سیناپسی(در هم تنیده) در حوزه ی عصبی است. در حال حاضر مموریستورکه تکنیکی بسیار پیشرفته است- می‌تواند پردازش مشترک و حافظه عملکردی را انجام دهد ولی از مصرف زیاد انرژی و مشکل سازگاری زیستی رنج میبرد.( Memristor، مخفف واژه Memory Resistor به معنای مقاومت حافظه‌دار است. از لحاظ سخت‌افزاری، یک ابزار میکروسکوپیک است که می‌تواند شرایط الکتریکی ماقبل خود را حفظ کند و با این ترفند می‌توان، حافظه موقتی را حتی پس از قطع جریان برق، حفظ کرد.)
این عیب ها سبب شده است دانشمندان، ترانزیستور سیناپسی یا درهم تنیده را ابداع کنند به خصوص نوع اندامی الکتروشیمیایی که به لطف الکتریسیته ی باز و حافظه ی قابل ثبت، کار میکند و به کامل ترین شکل، با ساختار بیولوژیک، سازگار است با این حال هنوز انتقاداتی وجود دارد.

ریونای می گوید: ترانزیستورهای الکتروشیمیایی با کارکرد بالا هم نیازمند جدا کردن دو فرایند نوشتن و خواندن هستند. بنابراین اگر میخواهی حافظه را حفظ کنی باید آن را از فرایند نوشتن، جدا کنی و این، باعث پیچیدگی ادغام در حوزه ها یا تشکیلات میشود.

ترازیستور پیوندی(سیناپسی)، چگونه کار میکند؟:
برای مواجهه ی با این انتقادها پژوهشگران، ماده ای پلاستیکی و نیمه رسانه را در ترانزیستور عضوی الکتروشیمیایی قرار دادند که میتواند جلوی یونها را بگیرد. پیون یا سیناپس عصبی پایه ای است که سلول عصبی از طریق آن میتواند پیام الکتریکی را از طریق مولکول های کوچکی به نام ناقل های عصبی به عصب دیگر برساند.

در ترانزیستور پیوندی(سیناپسی)، یونها مانند ناقل های عصبی کار میکند و پیام ها را بین دو ترمینال ارسال میکند تا پیوندی مصنوعی(سیناپس مصنوعی) ایجاد شود. ترانزیستور، فعالیت های قبلی را با به کار بردن بیانات و پیام هایی- که به وسیله ی یون های بازداشته شده، ذخیره شده است- به یاد می آورد و به این ترتیب قابلیت انعطافی طولانی مدت ایجاد میشود.

دکتر سید سلمان فاطمی . نورولوژیست, [22.05.21 22:32]
پژوهشگران رفتار پیوندی(سسناپسی) را در وسیله ارائه کردند تا آن را با حوزه های عصبی مرتبط کنند و آموزش همگام و پیوندی(سیناپسی)را تقلید کنند. تنها تجهیزات احساس فشار و نور را با هم آمیختند و آن را عادت دادند ورودی های مادی غیر مرتبط با هم مانند نور و فشار را با هم مربوط کند. معروف ترین مثال از یادگیری شرطی، سگ پاوولوف است که در حالت طبیعی وقتی با غذا مواجه میشود بزاق او سرازیر میشود. پس از آموزش سگ برای مربوط کردن صدای زنگ و غذا بزاق سگ در زمان شنیدن صدای زنگ هم سرازیر میشود.

در حوزه ی عصبی پژوهشگران، فعالیت الکتریکی را با فشار انگشتان فعال کردند. برای سازگار کردن حوزه برای شرطی کردن نور با فشار، پژوهشگران از نور تابیده شده از چراغ LED استفاده کردند سپس فورا فشارها تطبیق داده شد. در این جا فشار تکمه مانند غذا و نور، مانند زنگ است و دستگاه خاص احساس وضعیت، هر دو ورودی را کشف میکند. بعد از یک دوره، حوزه ی نور به صورت ابتدایی با فشار، شرطی سازی شد و بعد از پنج بار شرطی سازی، ارتباط به شکل قابل ملاحظه ای بیشتر شد نور به تنهایی می توانست پیامی را با پاسخ هایی مشروط ایجاد کند.

تطبیق های آینده:
نظر به شکل گیری حوزه ی پیوندی(سیناپسی)از پولیمرهای ظریف مانند پلاستیک، ساخت ساده ی آن بر صفحه های قابل انعطاف و ادغام آن در تجهیزات الکترونیکی ظریف قابل پوشیدن یا در ضمن روبات های هوشمند و تجهیزات قابل کشت که مستقیما با بافت های زنده از جمله مغز واکنش نشان میدهد ممکن شده است.

ریونای گفت: با اینکه سازگاری و پیاده سازی این اندیشه توسط ما، اثبات آن در نظر گرفته میشود میتوانیم حوزه ی ابداعی خود را توسعه دهیم تا ورودی های حسی بیشتری را در بر بگیرد یا آن را با ابزارهای الکترونیکی دیگر ادغام کند و ما را توانمند کند تا با تطابق با محیط های زیست دیگر نیروی بیشتری را تولید کنیم. این دستگاه و تجهیزات می‌تواند مستقیما با بافت های حیاتی، وارد واکنش شود و این، امر مهمی است که بر تجهیزات الکترونیکی و بیولوژیک نسل آینده، تاثیر میگذارد.
https://www.ibelieveinsci.com/?p=102416&fbclid=IwAR17RBpfMeU4Vrf830M8PZgVDhIWgrnJt6uopk1MRc-RALtgh3ClBjIz8rA