باحثو «كاوست» يختبرون رقاقة تحاكي الدماغ البشري

يقدمون حلولاً جديدة لتحقيق أعلى معدلات السرعة والكفاءة للذكاء الصناعي

باحثو «كاوست» يختبرون رقاقة تحاكي الدماغ البشري
TT

باحثو «كاوست» يختبرون رقاقة تحاكي الدماغ البشري

باحثو «كاوست» يختبرون رقاقة تحاكي الدماغ البشري

باحثو الجامعة يقدمون حلولاً جديدة لتحقيق أعلى معدلات السرعة والكفاءة للذكاء الصناعي عبر تحميل الشبكة العصبية التي تحاكي بيولوجيا الدماغ البشري على شريحة ميكروية
كان للشبكة العصبية «المتصاعدة» المحاكاة بيولوجياً على شريحة ميكروية، الفضل في تمكين باحثي «كاوست» من وضع الأساس لتطوير نظم حوسبة الذكاء الصناعي القائمة على أجهزة تتمتع بكفاءة أعلى.

شبكات عصبية
منذ بداية اختراع الكومبيوتر، كان العلماء يأملون في خلق نظام حوسبي له قدرة على محاكاة دماغ الإنسان من أجل تسهيل حياة البشر وحل المشكلات التي تواجههم في حياتهم اليومية وذلك من خلال أجهزة والآلات تؤدي مهام كانت تستنزف الكثير من الجهد والوقت. وفي أربعينات القرن الماضي طوّر العلماء ما تُعرف باسم الشبكات العصبية الصناعية (Artificial Neural Networks ANN)، التي تعد أحد أهم ركائز التطور والتقدم في عالم تقنيات الذكاء الصناعي الذي بدوره عبارة عن محاولة لتعليم الآلات محاكاة القدرات الذهنية البشرية وأنماط عملها. وهذه الشبكات عبارة عن نماذج حسابية مستوحاة من الشبكات العصبية البيولوجية، تقوم بتخزين البيانات والمعرفة العملية والمعلومات التجريبية، ومن ثم يتم تدريب الآلات على إنتاج الحلول للمشكلات.
اليوم تتطور تقنية الذكاء الصناعي بسرعة، بالتزامن مع حدوث ثورة في عالم التطبيقات الجديدة عبر عدة مجالات، تشمل على سبيل المثال لا الحصر: الأتمتة المتقدمة، واستخراج البيانات وترجمتها، والرعاية الصحية والتسويق. كما تعتمد هذه الأنظمة على شبكة عصبية صناعية حسابية (ANN)، تتركب من عُقَدٍ مُكوّنة من عدة طبقات، تعمل على تحسين عمليّات اتّخاذ القرارات.
وتتم العملية كالآتي: في بادئ الأمر يتم إدخال البيانات المصنفة في النظام «لتدريب» النموذج على الاستجابة بطريقة معينة، ثم يتم تأمين قواعد اتخاذ القرارات، ومن ثَمّ يتم إدخال النموذج في الخدمة على أجهزة الحوسبة القياسية.
في حين أن هذه الطريقة تعمل إلا أنها لا تستطيع مجاراة الشبكة العصبية الأكثر تعقيداً وقوة وكفاءة التي تتكون منها أدمغتنا بالفعل.

شبكة متصاعدة
يقول وينزي جو، وهو طالب في مرحلة الدكتوراه في «كاوست»، وأحد أعضاء فريق البحث: «تعد الشبكة العصبية الصناعية (ANN) نموذجاً حسابياً تجريديّاً، يحمل القليل من التشابه مع الأجهزة العصبية الحقيقية، ويتطلب قوة حوسبة مكثفة».
ويكمل: «من ناحية أخرى، فإن الشبكة العصبية المتصاعدة Spiking Neural Network (SNN) تعمل بنفس طريقة عمل الجهاز العصبي البيولوجي، ويمكنها معالجة المعلومات بطريقة أسرع وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة».
ويُذكر أن الشبكات العصبية «المتصاعدة» من الجيل الثالث تهدف إلى سد الفجوة بين علم الأعصاب والتعلم الآلي، وتستخدم نموذجاً يناسب آلية الخلايا العصبية البيولوجية لإجراء الحسابات. وهي تحاكي بنية الجهاز العصبي كشبكة من نقاط الاشتباك العصبي التي تنقل المعلومات عبر القنوات الأيونية في شكل جهد الفعل.
أما العامل الرئيسي الذي يجعل من الشبكة العصبية «المتصاعدة» شبكة موفِّرة للطاقة، فيكمُن فيما يسمى «نموذج الدمج والنار المتسرب»، وهو في هذه الحالة سلوكٌ موجَّهٌ تم تطبيقه رياضياً، ويعد إحدى الأدوات المهمة في الحوسبة العصبية، فضلاً عن أن هيكل العُقَد المترابطة يوفّر درجة عالية من التوازي، مما يعزز من قوة المعالجة وكفاءتها، ويفسح المجال للتنفيذ مباشرة في أجهزة الحوسبة كشريحة عصبية.
يقول جو: «لقد استخدمنا رقاقة قياسية منخفضة التكلفة، وتتمتع بوجود مصفوفة البوابات المنطقية القابلة للبرمجة، (دائرة متكاملة صُممت لكي يتم تعديل أو تصميم أنظمة متكاملة حتى بعد عملية التصنيع)، كما طبّقنا نموذجاً لمرونة الدماغ التي تعتمد على توقيت الارتفاع، وهي قاعدة تعلُّم بيولوجية تم اكتشافها في أدمغتنا».
وعلى جانب عظيم من الأهمية، فإن هذا النموذج البيولوجي لا يحتاج إلى تلقين الإشارات أو الملصقات، مما يسمح لنظام الحوسبة العصبية بتعلُّم أنماط بيانات العالم الحقيقي دون الحاجة إلى تدريب.
وهو ما يعنيه جو بقوله: «نظراً لأن نماذج الشبكة العصبية (المتصاعدة) معقّدة للغاية، كان تهيئة إعدادات الشبكة العصبية لتحقيق أفضل أداء طريقاً محفوفاً بالصعاب. ما إن تغلّبنا عليه حتى قمنا بتصميم الهيكل الأمثل للأجهزة، آخذين بعين الاعتبار التوازن بين التكلفة والسرعة واستهلاك الطاقة».
وعليه فقد أثبتت الرقاقة التي تحاكي العقل البشري، المُبتَكرة من الفريق، أنها أسرع بنحو 20 مرة، وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة بمعدل 200 مرة من منصّات الشبكات العصبية الأخرى.
ويختتم جو حديثه، فيقول: «هدفنا الأساسي هو بناء نظام حوسبة يحاكي الدماغ البشري، ويتميز بصغر الحجم والسرعة والاستهلاك المنخفض للطاقة. وتتمثل الخطوة التالية في تحسين تصميم الرقاقة، وتعزيز عملية تغليفها، بالإضافة إلى تصغيرها، وتخصيصها لتطبيقات صناعية متنوعة من خلال التعاون مع الجهات المختلفة».


مقالات ذات صلة

الكونغرس الأميركي يُحقّق في «أخلاقيات» المحكمة العليا

الولايات المتحدة​ الكونغرس الأميركي يُحقّق في «أخلاقيات» المحكمة العليا

الكونغرس الأميركي يُحقّق في «أخلاقيات» المحكمة العليا

تواجه المحكمة العليا للولايات المتحدة، التي كانت تعدّ واحدة من أكثر المؤسّسات احتراماً في البلاد، جدلاً كبيراً يرتبط بشكل خاص بأخلاقيات قضاتها التي سينظر فيها مجلس الشيوخ اليوم الثلاثاء. وتدور جلسة الاستماع، في الوقت الذي وصلت فيه شعبية المحكمة العليا، ذات الغالبية المحافظة، إلى أدنى مستوياتها، إذ يرى 58 في المائة من الأميركيين أنّها تؤدي وظيفتها بشكل سيئ. ونظّمت اللجنة القضائية في مجلس الشيوخ، التي يسيطر عليها الديمقراطيون، جلسة الاستماع هذه، بعد جدل طال قاضيين محافظَين، قبِل أحدهما وهو كلارنس توماس هبة من رجل أعمال. ورفض رئيس المحكمة العليا جون روبرتس، المحافظ أيضاً، الإدلاء بشهادته أمام الك

«الشرق الأوسط» (واشنطن)
الولايات المتحدة​ الجمود السياسي بين البيت الأبيض والكونغرس يثير ذعر الأسواق المالية

الجمود السياسي بين البيت الأبيض والكونغرس يثير ذعر الأسواق المالية

أعلن رئيس مجلس النواب الأميركي كيفين مكارثي قبول دعوة الرئيس جو بايدن للاجتماع (الثلاثاء) المقبل، لمناقشة سقف الدين الأميركي قبل وقوع كارثة اقتصادية وعجز الحكومة الأميركية عن سداد ديونها بحلول بداية يونيو (حزيران) المقبل. وسيكون اللقاء بين بايدن ومكارثي في التاسع من مايو (أيار) الجاري هو الأول منذ اجتماع فبراير (شباط) الماضي الذي بحث فيه الرجلان سقف الدين دون التوصل إلى توافق. ودعا بايدن إلى لقاء الأسبوع المقبل مع كل من زعيم الأغلبية في مجلس الشيوخ تشاك شومر (ديمقراطي من نيويورك)، وزعيم الأقلية في مجلس النواب ميتش ماكونيل (جمهوري من كنتاكي)، وزعيم الأقلية في مجلس النواب حكيم جيفريز (ديمقراطي م

هبة القدسي (واشنطن)
الولايات المتحدة​ شاهد.... مراهق أميركي ينقذ حافلة مدرسية بعد فقدان سائقها الوعي

شاهد.... مراهق أميركي ينقذ حافلة مدرسية بعد فقدان سائقها الوعي

تمكّن تلميذ أميركي يبلغ 13 سنة من إيقاف حافلة مدرسية تقل عشرات التلاميذ بعدما فقد سائقها وعيه. وحصلت الواقعة الأربعاء في ولاية ميشيغان الشمالية، عندما نهض مراهق يدعى ديلون ريفز من مقعده وسيطر على مقود الحافلة بعدما لاحظ أنّ السائق قد أغمي عليه. وتمكّن التلميذ من إيقاف السيارة في منتصف الطريق باستخدامه فرامل اليد، على ما أفاد المسؤول عن المدارس الرسمية في المنطقة روبرت ليفرنوا. وكانت الحافلة تقل نحو 70 تلميذاً من مدرسة «لويس أي كارتر ميدل سكول» في بلدة وارين عندما فقد السائق وعيه، على ما ظهر في مقطع فيديو نشرته السلطات.

يوميات الشرق أول علاج بنبضات الكهرباء لمرضى السكري

أول علاج بنبضات الكهرباء لمرضى السكري

كشفت دراسة أجريت على البشر، ستعرض خلال أسبوع أمراض الجهاز الهضمي بأميركا، خلال الفترة من 6 إلى 9 مايو (أيار) المقبل، عن إمكانية السيطرة على مرض السكري من النوع الثاني، من خلال علاج يعتمد على النبضات الكهربائية سيعلن عنه للمرة الأولى. وتستخدم هذه الطريقة العلاجية، التي نفذها المركز الطبي بجامعة أمستردام بهولندا، المنظار لإرسال نبضات كهربائية مضبوطة، بهدف إحداث تغييرات في بطانة الجزء الأول من الأمعاء الدقيقة لمرضى السكري من النوع الثاني، وهو ما يساعد على التوقف عن تناول الإنسولين، والاستمرار في التحكم بنسبة السكر في الدم. وتقول سيلين بوش، الباحثة الرئيسية بالدراسة، في تقرير نشره الجمعة الموقع ال

حازم بدر (القاهرة)
آسيا شويغو: روسيا تعزز قواعدها في آسيا الوسطى لمواجهة أميركا

شويغو: روسيا تعزز قواعدها في آسيا الوسطى لمواجهة أميركا

نقلت وكالة الإعلام الروسية الحكومية عن وزير الدفاع الروسي سيرغي شويغو قوله، اليوم (الجمعة)، إن موسكو تعزز الجاهزية القتالية في قواعدها العسكرية بآسيا الوسطى لمواجهة ما قال إنها جهود أميركية لتعزيز حضورها في المنطقة. وحسب وكالة «رويترز» للأنباء، تملك موسكو قواعد عسكرية في قرغيزستان وطاجيكستان، لكن الوكالة نقلت عن شويغو قوله إن الولايات المتحدة وحلفاءها يحاولون إرساء بنية تحتية عسكرية في أنحاء المنطقة، وذلك خلال حديثه في اجتماع لوزراء دفاع «منظمة شنغهاي للتعاون» المقام في الهند. وقال شويغو: «تحاول الولايات المتحدة وحلفاؤها، بذريعة المساعدة في مكافحة الإرهاب، استعادة حضورها العسكري في آسيا الوسطى

«الشرق الأوسط» (موسكو)

ترمب بـ«الكابيتول» منفتحاً على خيارات جمهورية لتحقيق أولوياته

ترمب يتحدث وبجانبه السيناتور الجمهوري جون باراسو بعد اجتماع مع المشرعين الجمهوريين بمبنى الكابيتول في 8 يناير (رويترز)
ترمب يتحدث وبجانبه السيناتور الجمهوري جون باراسو بعد اجتماع مع المشرعين الجمهوريين بمبنى الكابيتول في 8 يناير (رويترز)
TT

ترمب بـ«الكابيتول» منفتحاً على خيارات جمهورية لتحقيق أولوياته

ترمب يتحدث وبجانبه السيناتور الجمهوري جون باراسو بعد اجتماع مع المشرعين الجمهوريين بمبنى الكابيتول في 8 يناير (رويترز)
ترمب يتحدث وبجانبه السيناتور الجمهوري جون باراسو بعد اجتماع مع المشرعين الجمهوريين بمبنى الكابيتول في 8 يناير (رويترز)

أبدى الرئيس الأميركي المنتخب دونالد ترمب بعد اجتماع طويل مغلق مع الأعضاء الجمهوريين في مجلس الشيوخ، انفتاحاً على استراتيجيات أخرى تخالف رغبته في إعداد «مشروع قانون واحد كبير وجميل» لأولوياته التشريعية، وتمكّنه من التوصل إلى توافق على وعوده الانتخابية في شأن أمن الحدود وإنتاج الطاقة وخفض الضرائب، فضلاً عن المصادقة على ترشيحاته الوزارية.

وكانت عودة ترمب إلى تلة «الكابيتول»، الأربعاء، بمثابة عصر مختلف في واشنطن حيث سار عبر الممرات التي حاصر فيها حشد من أنصاره مبنى الكونغرس قبل أربع سنوات، في حين فرّ الأعضاء الذين كانوا يصادقون عامَذاك على فوز الرئيس جو بايدن في انتخابات عام 2020.

وحض ترمب الجمهوريين في مجلس الشيوخ على التكاتف خلال المصادقة على أعضاء حكومته، علماً أن جلسات الاستماع لهذه الغاية ستبدأ الأسبوع المقبل، بما في ذلك اقتراحه تعيين مقدم البرامج التلفزيونية بيت هيغسيث وزيراً للدفاع، والمدعية العامة بام بوندي وزيرة للعدل. وقال إنه يريد أن يلتزم المؤتمر الجمهوري بمرشحيه للمناصب العليا، على الرغم من أن بعضهم أثار قلق أكثر الجمهوريين اعتدالاً في مجلس الشيوخ.

كما أثار رغبته في ضم غرينلاند إلى الولايات المتحدة، وخطته للضغط على كندا بالرسوم الجمركية.

ترمب وزوجته ميلانيا برفقة زعيم الأكثرية في مجلس الشيوخ جون ثون وزوجته كيمبرلي ثون لدى وصولهم إلى مبنى الكابيتول في 8 يناير (أ.ف.ب)

وأعطى ترمب الجمهوريين في «الكابيتول» إشارات مختلطة حول نهجه المفضّل. فخلال عطلة نهاية الأسبوع، قال إنه يريد «مشروع قانون واحداً كبيراً وجميلاً». وبحلول يوم الاثنين، أعاد فتح الباب أمام خيارين اثنين.

وفي ظل الغالبية الجمهورية في مجلس الشيوخ، يمكن لترمب توجيه التشريعات حول العقبات الإجرائية، مما يمنحه القدرة على إعادة تشكيل الاقتصاد الأميركي والحكومة الفيدرالية. لكن الهوامش الضيقة، وخاصة في مجلس النواب، تعني أنهم لا يستطيعون تحمل خسارة أصوات أي من المشرعين الجمهوريين في هذه المهمة.

وكان جمهوريو مجلس النواب عملوا لأشهر على خطط لتجميع أولويات ترمب في حزمة تشريعية واحدة ضخمة. غير أن زملاءهم في مجلس الشيوخ فضلوا تقسيم المقترحات لتسجيل فوز مبكر لترمب في مجال الأمن القومي وإنتاج الطاقة، قبل الانتقال إلى مناقشات أكثر تعقيداً حول الضرائب والإنفاق.

نهج مزدوج

ووصل ترمب إلى واشنطن العاصمة الأربعاء للتوسط في هذا التباين. ولكن العديد من أعضاء مجلس الشيوخ، بمن فيهم زعيم الأكثرية جون ثون، حضّ ترمب على تبني النهج المزدوج. وردد ترمب مراراً أنه يؤيد طلب رئيس مجلس النواب مايك جونسون إعداد مشروع قانون واحد، لكنه استدرك بأنه منفتح على خيارات أخرى. وقال: «سواء كان مشروع قانون واحد أو مشروعان، فسيتم ذلك بطريقة أو بأخرى. أعتقد أن هناك الكثير من الحديث عن مشروعين، وهناك الكثير من الحديث عن مشروع واحد، لكن هذا لا يهم. النتيجة النهائية هي نفسها».

وكان ترمب قاد حملته الانتخابية على وعد الترحيل الجماعي للمهاجرين غير الشرعيين، ووضع تشريعات حازمة لأمن الحدود، بالإضافة إلى إنفاق دفاعي جديد وتمديد خفض الضرائب التي بلغت قيمتها عدة تريليونات من الدولارات عام 2017، مع إعفاءات جديدة للشركات الكبرى والأفراد. لكن المعارك الجمهورية الداخلية حول الحد من الاقتراض والإنفاق الحكومي عقّدت الأمور أمام توافق أعضاء الحزب الجمهوري الذين اجتمعوا قبل ذلك لصوغ مشروع قانون موحد، غير أن أكثريتهم الضئيلة في مجلس النواب تعني أن مجموعة صغيرة من المعارضين يمكن أن تحبط الإجماع اللازم لتمرير مشروع القانون.

تحقيق الأهداف

وقال جونسون بعد الاجتماع إن «مؤتمر الجمهوريين في مجلس النواب واسع، ويضم أكثر من 200 شخص لديهم الكثير من الآراء والديناميكيات المختلفة في مناطقهم (...) عليك أن تأخذ ذلك في الاعتبار، وسنفعل ذلك. لذلك، أعتقد أنه إذا وُضعت كل التدابير في حزمة واحدة، فإن هذا يزيد بشكل كبير من احتمال تحقيقنا لكل هذه الأهداف. ولهذا السبب ركزنا على استراتيجية مشروع القانون الواحد».

ومع ذلك، أقر جونسون لاحقاً بأن الجمهوريين لا يزالون بعيدين عن الانتهاء من نهجهم. وقال: «هناك غرفتان تقرران أفضل تسلسل للأحداث، وسنصل إلى التوافق المثالي هنا في غضون اليومين المقبلين».

رئيس مجلس النواب الأميركي مايك جونسون مع كبيرة موظفي البيت الأبيض في إدارة ترمب المقبلة سوزي وايلز بمبنى الكابيتول في 8 يناير (أ.ب)

وفي مجلس الشيوخ، رأى ثون ورئيس لجنة الميزانية السيناتور ليندسي غراهام، والسيناتور تيد كروز، أنه يجب تمرير مشروع قانون أضيق من شأنه أن يشمل أكثر من 100 مليار دولار لتمويل أمن الحدود، لمنح ترمب فوزاً تشريعياً سريعاً في وعد انتخابي أساسي، وفقاً لما كشفه السيناتور جون هوفين الذي أضاف أن ترمب «يفضل مشروع قانون واحداً كبيراً وجميلاً، ولكن كما تعلم، فهو يريد إنجاز كل هذا».