لطالما باءت محاولات محاكاة حاسة الشم إلكترونياً بالفشل، وذلك مرده إلى طبيعتها المعقدة. إذ يمكن للبشر تمييز ما لا يقل عن مليون نوع من الروائح الفريدة. فعندما يشتَمّ شخص ما رائحة مادة بعينها، تحفز جزيئات تلك المادة الخلايا الشمية في الأنف التي ترسل بدورها إشاراتٍ كهربائيةٍ إلى الدماغ، الأمر الذي من شأنه أن يحرّض على توليد نبضاتٍ كهربائيةٍ داخل مجموعةٍ مترابطةٍ من الخلايا العصبية، وذلك عن طريق الربط مع الذكريات المخزنة، لتتمخض النتيجة عن تجربة فريدة لتلك الرائحة.
محاكاة وظيفة الدماغ البشري
صمم باحثون من جامعة كورنيل بالتعاون مع شركة إنتل، شريحةً إلكترونيةً فريدة بتصميم مستوحى من العصبونات الشمية في الدماغ. فعندما تستشعر الجزيئات الكيماوية في الجو، تطلق إشارةً كهربائيةً تترجم في مركز المعالجة المركزية ثم تقارن مع الإشارات المخزنة التي تم تدريب النظام عليها مسبقاً. وتضم الرقاقة العصبية ما يربو على 2 مليار ترانزستور و130 ألف من الخلايا العصبية الاصطناعية. ووفقًا لشركة إنتل، فهي أسرع بمعدل 1000 مرة وأكثر كفاءة في معالجة المعلومات من المعالجات التقليدية.
أنف ذكي وطالب نجيب سريع التعلم
استخدم البحث مجموعة بياناتٍ مستقاة من 72 مستشعرًا كيميائيًا معروفًا في الدماغ، ومن ثم تم تحليل كيفية تفاعلها مع رائحة كل مادةٍ كيماوية على حدة. ولقد تم استخدام هذه البيانات لتكوين ما يطلق عليه الفريق “رسم تخطيطي لدائرة حاسة الشم البيولوجية”. وبمساعدة خوارزميات الذكاء الاصطناعي، أمكن التعرف على التمثيل العصبي لكل رائحةٍ وتصنيفها. وتم تعليم النظام على كل رائحةٍ بعينة واحدة فقط. ويصف هذا التطورالعلمي اللافت بالثورة التقنية، ذلك لأن تقنيات التعلم العميق الأخرى يمكن أن تتطلب 3000 مرةً من التدريب على العينة للوصول إلى المستوى نفسه من الدقة.
دقة وسرعة في اكتشاف الغازات الخطيرة
وطبقاً لما أتى على لسان مسؤولين في شركة إنتل، يمكن للرقاقة تحديد 10 روائح إلى حد الآن، بما في ذلك الأسيتون والأمونيا والميثان، حتى عند وجود روائح قوية أخرى في الجو وعندما يصعب على الأنف البشري تمييزها.
وفي هذا الشأن، صرح نبيل إمام، كبير الباحثين في مختبر الحوسبة العصبية في إنتل:” تحاكي الشريحة والخوارزمية المرتبطة بها، ما يحدث في دماغك عندما تشم رائحةً معينة. ولعل هذا التطور يمثل خطوةٌ حاسمةٌ في علم الحوسبة العصبية والذكاء الاصطناعي، ويثبت إمكانية توفير قدرات استشعارٍ مهمة يمكن أن تفيد الصناعات المختلفة وتطوير أجهزة رصدٍ وإنذارٍ مبكر للكشف عن الغازات الخطيرة والأسلحة والمخدرات على سبيل المثال وليس الحصر”.
إذا كنت تبحث عن المزيد من المعرفة والتسلية فلا بد لك من قراءة المواضيع التالية:
-
جامعة محمد بن راشد للطب والعلوم الصحية تنجز 11 عملية زراعة أعضاء
-
الخلايا الجذعية تحيي الأمل في إصلاح التلف الناتج عن الأزمات القلبية
-
حقائق صادمة حول تأثير استخدامنا للأجهزة الذكية والإنترنت على البيئة
-
ابتكار مادة مطاطية ذات بنية نانوية يمكن أن تحل محل الأنسجة البشرية
-
دعماً لجهود المملكة في الحد من انتشار فيروس كورونا.. تمكين للتقنيات تطلق مبادرة “وطن ما يوقف”