Su ve Tuz ile Beyin Benzeri Bilgisayar için İlk Deneysel Kanıt
Teorik fizikçiler, deneysel fizikçilerle birlikte yapay bir sinaps oluşturmayı başardılar. Su ve tuz ile çalışan bu sinaps, beynimizle aynı ortamı kullanan bir sistemin karmaşık bilgileri işleyebileceğine dair ilk kanıtı sunuyor.
Geleneksel bilgisayarların enerji verimliliğini artırma arayışında olan bilim insanları uzun zamandır ilham almak için insan beynine başvuruyor. Onun olağanüstü kapasitesini çeşitli şekillerde taklit etmeyi amaçlıyorlar.
Bu çabalar, beynimize benzer analog yöntemleri benimsemek için geleneksel ikili işlemlerden ayrılan beyin benzeri bilgisayarların geliştirilmesine yol açmıştır.
Ancak, beynimiz ortam olarak su ve iyon adı verilen çözünmüş tuz parçacıklarını kullanırken, beyinden esinlenen mevcut bilgisayarların çoğu geleneksel katı malzemelere dayanmaktadır.
Bu da şu soruyu gündeme getiriyor: Aynı ortamı benimseyerek beynin işleyişinin daha sadık bir kopyasını elde edemez miyiz? Bu ilgi çekici olasılık, gelişmekte olan iyontronik nöromorfik bilgi işlem alanının kalbinde yatmaktadır.
Yapay sinaps
PNAS dergisinde yayımlanan son çalışmada bilim insanları ilk kez su ve tuza dayalı bir sistemin beynimizin işlevselliğini yansıtacak şekilde karmaşık bilgileri işleme yeteneğine sahip olduğunu gösterdiler.
Bu keşfin merkezinde, beyinde nöronlar arasında sinyallerin iletilmesinden sorumlu temel bir bileşen olan sinapsın davranışını taklit eden 150 x 200 mikrometre boyutlarında küçük bir cihaz yer alıyor.
Çalışmanın başyazarı olan Tim Kamsma heyecanını şu sözlerle ifade ediyor: “Karmaşık bilgileri işleyebilen yapay sinapslar katı malzemelere dayalı olarak zaten mevcut olsa da, şimdi ilk kez bu başarının su ve tuz kullanılarak da gerçekleştirilebileceğini gösteriyoruz. Beyinle aynı ortamı kullanan bir sistem kullanarak nöronal davranışı etkili bir şekilde kopyalıyoruz.”
İyon göçü
Kore’deki bilim insanları tarafından geliştirilen ve iyontronik memristör olarak adlandırılan cihaz, su ve tuz çözeltisiyle dolu koni şeklinde bir mikro kanaldan oluşuyor.
Elektrik darbeleri alındığında, sıvı içindeki iyonlar kanal boyunca göç ederek iyon konsantrasyonunda değişikliklere yol açıyor.
İmpulsun yoğunluğuna (veya süresine) bağlı olarak, kanalın iletkenliği buna göre ayarlanır ve nöronlar arasındaki bağlantıların güçlenmesini veya zayıflamasını yansıtır. İletkenlikteki değişimin kapsamı, giriş sinyalinin ölçülebilir bir temsili olarak hizmet eder.
Ek bir bulgu da, kanal uzunluğunun konsantrasyon değişikliklerinin dağılması için gereken süreyi etkilemesidir. Kamsma, “Bu, yine beynimizde gözlemlenen sinaptik mekanizmalara benzer şekilde, kanalların değişen süreler boyunca bilgiyi tutacak ve işleyecek şekilde uyarlanması olasılığını ortaya koyuyor” diyor.
Bu keşfin kökeni, kısa bir süre önce doktora araştırmasına başlayan Kamsma tarafından tasarlanan bir fikre kadar uzanıyor. Sınıflandırma görevleri için yapay iyon kanallarının kullanımına odaklanan bu kavramı sağlam bir teorik modele dönüştürdü.
Kamsma, “Tesadüfen o dönemde Güney Kore’deki araştırma grubuyla yollarımız kesişti. Teorimi büyük bir hevesle benimsediler ve buna dayalı deneysel çalışmaları hızla başlattılar.” diyor.
Dikkat çekici bir şekilde, ilk bulgular sadece üç ay sonra ortaya çıktı ve Kamsma’nın teorik çerçevesinde özetlenen tahminlerle yakından uyumluydu.
“Vay canına!” diye düşündüm. “Teorik varsayımlardan somut gerçek dünya sonuçlarına geçişe tanık olmak ve nihayetinde bu güzel deneysel sonuçlarla sonuçlanmak inanılmaz derecede memnuniyet verici.”
İleriye doğru önemli bir adım
Kamsma, iyontronik nöromorfik bilişimin hızlı bir büyüme göstermesine rağmen henüz emekleme aşamasında olduğunu vurgulayarak araştırmanın temel niteliğinin altını çiziyor.
Öngörülen sonuç, günümüz teknolojisine kıyasla verimlilik ve enerji tüketimi açısından çok daha üstün bir bilgisayar sistemidir. Ancak bu vizyonun gerçekleşip gerçekleşmeyeceği bu noktada spekülatif kalmaktadır.
Yine de Kamsma bu yayını ileriye doğru atılmış önemli bir adım olarak görüyor.
“Bu, yalnızca insan beyninin iletişim kalıplarını taklit edebilen değil, aynı zamanda aynı ortamı kullanan bilgisayarlara doğru çok önemli bir ilerlemeyi temsil ediyor” diyor.
“Belki de bu sonuçta insan beyninin olağanüstü yeteneklerini daha sadık bir şekilde taklit eden bilgisayar sistemlerinin önünü açacaktır”
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Kaynak: Su ve Tuz ile Beyin Benzeri Bilgisayar için İlk Deneysel Kanıt
“Biyonik Göz” Platon’un Tam Mezar Yerinin Bulunmasına Yardımcı Oldu