التكنولوجيا الثورية: تصميم بديل لرقاقات الكمبيوتر سيعزز من الذكاء الاصطناعي.

سبب أهميتها: الشرائح التقليدية في طريقها لبلوغ حدود الأداء الأساسية.

أبرز المساهمين:

  • شركة كوالكوم.
  • شركة آي بي إم.
  • معامل أبحاث هيوز.
  • مشروع الدماغ البشري.
رسوم: نوما بار.
رسوم: نوما بار.

يقترب روبوت يُدعى «بيونير» بحجم كلب البج خطوةً خطوةً من دميةٍ على شكل الشخصية الكرتونية «كابتن أمريكا» على السجادة. يتواجه الروبوت مع الدمية بداخل نموذج تقريبي لغرفة نوم طفلٍ من تصميم شركة كوالكوم صانعة الرقاقة اللاسلكية. يتوقف الروبوت، كأنه يُقيِّم الموقف، وبعدها يطوِّق الدمية بأداة تشبه جرَّافة الثلوج مثبَّتة في المقدمة، ثم يستدير ويدفع الدمية باتجاه ثلاثة أعمدة قصيرة وعريضة تمثِّل صناديق الدُّمَى. يحرِّك إلوو تشانج، كبير المهندسين في شركة كوالكوم، ذراعيه نحو العمود الذي يجب أن توضع الدمية عنده. يلاحظ الروبوت «بيونير» تلك الإيماءة بواسطة الكاميرا الخاصة به ويمتثل للأمر بدقة. بعد ذلك، يعود الروبوت إلى مكانه ويرى دميةً أخرى لشخصية «سبايدر مان». هذه المرة، يتجه «بيونير» مباشرة نحو الدمية متجاهلًا أحد ألواح الشطرنج القريبة، ويضع الدمية في نفس العمود دون أي توجيه بشري.

تبدو هذه التجربة التي أُجريتْ في مقر شركة كوالكوم في مدينة سان دييجو بسيطة، لكنها تُعطينا لمحة عن مستقبل الحوسبة. فالروبوت يؤدِّي مهامَّ عادةً ما تتطلب أجهزة كمبيوتر قوية ومبرمجة بصورةٍ خاصةٍ وتستهلك كمًّا أكبر من الكهرباء. عبر تزويد «بيونير» برقاقة هاتف ذكي تحتوي على برنامج متخصص، فإنه يستطيع التعرُّف على أشياء لم يرَها من قبلُ، وتصنيفها وفقًا لتشابُهها، والتحرك في الغرفة من أجل توصيلها إلى المكان الصحيح؛ وهذا لا يحدث نتيجة عمليات برمجة معقدة، وإنما لأنه رأى مرة واحدة ما ينبغي له أن يفعل. يمكن للروبوت القيام بكل هذه المهام لأنه يُحاكي طريقة عمل الدماغ البشري، ولكن بطريقةٍ محدودةٍ للغاية.

في وقتٍ لاحق من هذا العام، ستبدأ كوالكوم الإفصاح عن كيفية تضمين التقنية في رقاقات سيليكون تشغِّل جميع الأجهزة الإلكترونية. سوف تصمَّم هذه الرقاقات «التي تُحاكي الدماغ البشري» من أجل معالجة البيانات الحسيَّة مثل الصور والأصوات، وكذلك من أجل الاستجابة إلى التغيُّرات التي تطرأ على تلك البيانات بطرق غير مبرمجة على نحوٍ خاص. تَعِد هذه الرقاقات باختصارِ عقودٍ من التقدُّم المتقطع في مجال الذكاء الاصطناعي، وبابتكار آلاتٍ قادرةٍ على فهم العالَم والتفاعل معه بأساليب تتشابه مع الأساليب التي يتبعها البشر. يمكن للأجهزة والمستشعرات الطبية تتبُّع العلامات الحيوية في أجسام الأفراد واستجابتهم للعلاجات على مدار الوقت، وتعلُّم ضبط الجرعات، بل والكشف المبكر عن المشكلات. يمكن لهاتفك الذكي أن يتوقَّع ما ترغب في عمله لاحقًا، مثل الحصول على معلومات عن شخصٍ على وشك أن تقابله، أو تنبيهك إلى وقت الانصراف لحضور اجتماعك التالي. تلك السيارات الذاتية القيادة التي تُجري شركة جوجل تجاربَ عليها قد لا تحتاج إلى مساعدتك على الإطلاق، ولن تتعثر مكنستك الروبوتية الفائقة المهارة في شيءٍ أسفل الأريكة. يقول ماثيو جروب، مدير قسم التكنولوجيا بشركة كوالكوم: «نحن نُزيل الحواجز بين نُظم السيليكون والنُّظم البيولوجية.»

لن تتوافر رقاقات كوالكوم قبل العام القادم على أقرب تقدير؛ لأن الشركة ستقضي عام ٢٠١٤ في التعاقد مع الباحثين من أجل اختبار التقنية. لكن إذا نجح هذا المشروع المعروف باسم برنامج «زيروث»، فإنه سيكون أول منصة تجارية واسعة النطاق للحوسبة المحاكية لعمل الدماغ. يأتي ذلك الأمر على رأس الجهود الواعدة المبذولة في الجامعات ومعامل الشركات؛ مثل معمل أبحاث آي بي إم، ومعامل أبحاث هيوز، التي طوَّر كلٌّ منها رقاقات تُشبه الدماغ ضِمْن إطار مشروع تُقدَّر ميزانيته بقيمة ١٠٠ مليون دولار أمريكي لصالح وكالة مشاريع البحوث المتطورة الدفاعية (داربا).

بالمثل، ينفق «مشروع الدماغ البشري» في أوروبا نحو ١٠٠ مليون يورو على مشروعاتٍ تُحاكي البنية العصبية، ومن بينها الجهود المبذولة في جامعتَي هايدلبرج ومانشستر. أيضًا أعلن فريقٌ آخر في ألمانيا مؤخرًا عن استخدام رقاقة تُحاكي عمل الدماغ البشري وبرنامج يُحاكي نُظم معالجة الروائح لدى الحشرات؛ وذلك من أجل التعرُّف على أنواع النباتات بواسطة أزهارها.

تَستخدم جميع أجهزة الكمبيوتر في الوقت الحالي ما يُسمَّى ببنية فون نيومان التي تنقل البيانات ذهابًا وإيابًا بين معالج مركزي ورقاقات ذاكرة في تسلسل طولي من العمليات الحسابية. وهذه الطريقة مفيدة في إجراء كمٍّ هائل من العمليات الحسابية وتنفيذ البرامج المكتوبة بدقة، لكنها لا تُستخدم في معالجة الصور أو الأصوات وفهمها. وجدير بالذكر أنه عندما عرضتْ شركة جوجل عام ٢٠١٢ برنامج ذكاء اصطناعي يستطيع تمييز القطط في مقاطع فيديو دون أن يُحدَّد له كيف تكون القطة، تطلَّب تنفيذ هذا البرنامج استخدام ١٦٠٠٠ مُعالج.

إن الاستمرار في تحسين أداء هذه المُعالِجات يتطلب من مصنِّعيها أن يضعوا في مساحة صغيرة أجهزة ترانزستور أكبر عددًا وأسرع من أي وقت مضى، وذاكرات السيليكون المخبَّأة، ومسارات البيانات، لكن الحرارة الهائلة التي تُولدها جميع تلك المكونات تحدُّ من سرعة عمل الرقاقات، ولا سيما في أجهزة الهاتف المحمول التي تستهلك كمًّا ضئيلًا من الطاقة. قد يكون هذا حجرَ عثرةٍ في طريق التقدم نحو تصنيع أجهزة تعالج بفعاليةٍ الصورَ والأصواتَ وغيرها من المعلومات الحسيَّة، ثم تُطبقها على مهامَّ مثل التعرُّف على الوجوه وتنقُّل الروبوتات أو المركبات.

أكثر الأطراف اهتمامًا بالتغلب على تلك التحديات هو شركة كوالكوم؛ وهي الشركة المُصنِّعة للرقاقات اللاسلكية المُستخدمة في العديد من الهواتف والأجهزة اللوحية. ويومًا بعد يوم تتزايد متطلبات مستخدمي الأجهزة المحمولة. لكن خدمات المساعدة الشخصية المتوافرة في الوقت الحالي مثل تطبيق «سيري» التابع لشركة آبل وأيضًا «جوجل ناو» محدودة؛ لأنها لا بد أن تتصل بالشبكة السحابية من أجل الاستعانة بأجهزة كمبيوتر أقوى لتجيب عن الأسئلة أو تتوقعها. يقول جيف جيلهار، نائب رئيس قسم التكنولوجيا بشركة كوالكوم الذي يرأس فريق تصميم برنامج «زيروث»: «نحن نواجه صعوباتٍ جمَّة.»

تحاول هذه الرقاقات محاكاة الطريقة التي يعالج بها الدماغ البشري المعلومات؛ حيث تستجيب مليارات العصبونات وتريليونات المشابك العصبية للمدخلات الحسية مثل المحفزات البصرية والسمعية. تُغيِّر تلك العصبونات أيضًا طريقة اتصال بعضها مع بعض استجابةً للصور والأصوات المتغيرة وما شابه. تلك هي العملية التي نُطلق عليها اسم التعلُّم. والرقاقات، التي تستخدم نماذج مستوحاة من الدماغ البشري تُعرف باسم الشبكات العصبية، تفعل الأمر ذاته؛ لهذا السبب، فإنه رغم أن الروبوت الذي ابتكرتْه كوالكوم ليس سوى برنامج يحاكي رقاقة تشبه الخلية العصبية، فإنه يستطيع وضع دمية «سبايدر مان» في مكانٍ واحدٍ مع دمية «كابتن أمريكا» دون رؤية دمية «سبايدر مان» من قبل.

حتى إذا كانت قدرات هذه الرقاقات لا تتشابه بأي حالٍ مع قدرات الدماغ البشري، فإنها ينبغي أن تكون أكثر سرعة من أجهزة الكمبيوتر الحالية في معالجة البيانات الحسيَّة والتعلُّم منها. يقول جيف هوكينز، أحد المفكرين الروَّاد في مجال الذكاء الاصطناعي ومبتكر جهاز «بالم بايلوت» قبل المشاركة في تأسيس شركة نومينتا، وهي الشركة المُصنِّعة للبرنامج المستوحاة فكرته من الدماغ البشري: إن محاولة محاكاة الدماغ البشري بمجرد استخدام برنامج خاص مع معالِجات تقليدية — بنفس الطريقة التي اتبعتْها شركة جوجل في تجربة القطط — غير مجدية على الإطلاق لتكون أساسًا لآلات تتمتع بذكاءٍ أكبر. يقول هوكينز متحدثًا عن الذكاء الاصطناعي الفعَّال: «من المستحيل بناؤه فقط داخل برنامج. عليك بناؤه داخل رقاقات السيليكون.»

قناة عصبية

مثلما راجتِ الهواتف الذكية، كان النجاح أيضًا من نصيب شركة كوالكوم التي تفُوق قيمتُها السوقية الآن القيمةَ السوقية لشركة إنتل. يرجع الفضل في جزءٍ من ذلك إلى مئاتٍ من براءات الاختراع الخاصة بالاتصالات اللاسلكية التي تعرضها شركة كوالكوم على مستويين في الردهة الكبرى ذات الطوابق السبعة بمقرها بمدينة سان دييجو. في الوقت الحالي، تتطلع شركة كوالكوم إلى ابتكار شيء جديد يجعلها رائدة في هذا المجال. فبالتعاون — أولًا — مع شركة برين كوربوريشن، وهي شركة ناشئة للعلوم العصبية استثمرتْ فيها كوالكوم واستضافتْها في مقرها، وبالتعاون — مؤخرًا — مع فريقها الذي يشهد تطورًا؛ كانت كوالكوم تعمل بهدوءٍ طوال السنوات الخمس الماضية على الخوارزميات لمحاكاة وظائف الدماغ وكذلك الأجهزة اللازمة لتنفيذ ذلك. ركَّز مشروع «زيروث» في بداية الأمر على التطبيقات الروبوتية؛ لأن طريقة تفاعل الروبوتات مع العالم الواقعي تُقدِّم دروسًا أكثر شمولًا حول كيفية تعلُّم الدماغ، وهي دروس يمكن تطبيقها فيما بعدُ في الهواتف الذكية والمنتجات الأخرى. يأتي اسم المشروع من «القانون الصفري Zeroth Law» الذي أضافه إيزاك أسيموف إلى القوانين الثلاثة للروبوتات، والذي ينص على أنه: «لا يجوز للروبوت إيذاء البشر أو السماح بتعرُّض البشر إلى الأذى.»

تعود فكرة الرقاقات المحاكية لشكل الدماغ إلى عقودٍ ماضية؛ فقد صاغ كارفر مييد، الأستاذ الفخري في معهد كاليفورنيا للتقنية الذي يُعَدُّ أسطورة في تصميم الدارات المتكاملة، هذا المصطلح في أحد أبحاثه عام ١٩٩٠؛ حيث وصف كيف يمكن للرقاقات المتناظرة — تلك التي تتنوع مخرجاتها، مثل ظواهر العالَم الفعلي، على عكس الطبيعة الثنائية للرقاقات الرقمية — محاكاة النشاط الكهربائي للعصبونات والمشابك العصبية في الدماغ. لكنه سعى إلى إيجاد طرق من أجل بناء تصميمات رقاقاته المتناظرة على نحوٍ موثوقٍ به. بِيعَ معالج واحد فقط يمكن القول إنه مُحاكٍ للدماغ، وهو رقاقة لكتم الصوت من ابتكار شركة أوديانس، بمئات الملايين. استُخدمت الرقاقة التي تعتمد على قوقعة الأذن البشرية في هواتف من تصنيع آبل وسامسونج وغيرهما.

قوى معالجة البيانات
المهام التي تؤدِّيها جيدًا المهام التي تصلُح لها
الرقاقات المحاكية للدماغالكشف عن الأنماط الموجودة في البيانات المعقَّدة والتنبُّؤ بها، باستخدام كهرباء أقل نسبيًّا.التطبيقات الغنيَّة بالبيانات المرئية أو السمعية، التي تتطلب آلةً لتعديل سلوكها أثناء تفاعلها مع العالم.
الرقاقات التقليدية «بنية فون نيومان»إجراء عمليات حسابية دقيقة وجديرة بالثقة.أي شيء يمكن اختزاله إلى مسألة عددية، مع أن المسائل الأكثر تعقيدًا تتطلَّب كمياتٍ هائلةً من الطاقة.

ولأن كوالكوم شركة تجارية، فقد فضَّلت البراجماتية على الأداء المطلق في تصميمها؛ ومعنى هذا أن الرقاقات المحاكية للدماغ التي تُطوِّرها لا تزال رقاقات رقمية تتسم بأنها أكثر توقعًا وأسهل تصنيعًا من الرقاقات المتناظرة. وبدلًا من تشكيل الرقاقات بصورةٍ أقرب ما تكون من بيولوجيا الدماغ الفعلية، يُحاكي مشروع كوالكوم نواحيَ من سلوك الدماغ. على سبيل المثال، تشفِّر الرقاقات البيانات وتنقلها بطريقةٍ تحاكي الموجات الكهربائية السريعة «الحَسَكات» المتولدة في الدماغ أثناء استجابته للمعلومات الحسية. يقول إم أنطوني لويس، مهندس مشروع «زيروث»: «حتى باستخدام هذا التمثيل الرقمي، يمكن إعادة إنتاج مجموعة هائلة من السلوكيات التي نراها بيولوجيا الدماغ.»

سوف تتناسب الرقاقات تمامًا مع النشاط الحالي لشركة كوالكوم التي تُهيمن على سوق رقاقات الهاتف المحمول، غير أنها شهدت نموًّا بطيئًا في إيراداتها. تحتوي رقاقات «سنابدراجون» للهاتف المحمول التابعة للشركة على مكوناتٍ مثل وحدات معالجة الرسوم؛ ويمكن للشركة إضافة «وحدة معالجة عصبية» إلى الرقاقات من أجل معالجة البيانات والمهام الحسية، مثل التعرف على الصور وحركة الروبوتات. ونظرًا لأن الشركة لديها نشاط عالي الربحية يتمثَّل في منح تراخيص استخدام التكنولوجيا للشركات الأخرى، فإنها ستكون قادرةً على بيع حقوق استخدام الخوارزميات التي تعمل على الرقاقات المحاكية للدماغ. وقد يؤدِّي ذلك الأمر إلى ابتكار رقاقات استشعارٍ من أجل الرؤية والتحكُّم في الحركة وغيرها من التطبيقات.

رفيق ذو قدرات إدراكية

فزع ماثيو جروب ثم انزعج عندما سمع اللحن الرئيسي للمسلسل الكوميدي «سانفورد آند صن» ينطلق من هاتفه الذكي في منتصف اجتماعٍ حضره مؤخرًا. اتضح أنه أثناء إحدى رحلاته الأخيرة إلى إسبانيا كان جروب قد ضبط إعدادات هاتفه الذكي ليُصدر رسالة تذكير مستخدمًا هذا اللحن كنغمة تنبيه، إلا أن الهاتف اعتقد أن هذا هو الوقت المُحدد لإصدار رسالة التذكير مجددًا. ليس هذا سوى مثال بسيط واحد على مدى انعدام الذكاء في أجهزتنا الشخصية. يحلم جروب بمستقبل لا يتعيَّن عليه فيه سوى أن يصيح أمام الهاتف: «لا تفعل ذلك!»، بدلًا من إعادة ضبط إعدادات هاتفه الذي يُسيء التصرف. حينئذٍ، قد يتعلم الهاتف أنه يتعين عليه إطفاء المنبه عندما يكون ماثيو في منطقة زمنية مختلفة.

تُولي كوالكوم اهتمامًا خاصًّا لإمكانية تحويل الهواتف الذكية والأجهزة المحمولة الأخرى باستخدام الرقاقات المحاكية للدماغ إلى رفقاء ذوي قدرات إدراكية ينتبهون إلى تصرفاتك والبيئة المحيطة ويتعلمون عاداتك بمرور الوقت. يقول سمير كومار، مدير تطوير الأعمال في معمل أبحاث كوالكوم: «إذا تمكنتَ أنت وجهازك من إدراك البيئة المحيطة بكما بنفس الكيفية، فستكون لدى جهازك قدرة أفضل على فهم نِيَّاتك وتوقُّع احتياجاتك.»

عندما طُلب من كومار أمثلة، عدَّد ما يلي: إذا أضفتَ وسمًا لكلبك في إحدى الصور، فسوف تتعرَّف عليه كاميرا الهاتف في كل الصور اللاحقة. في إحدى مباريات كرة القدم، يُمكنك إخبار الهاتف أن يلتقط الصورة فقط عندما يكون طفلك بالقرب من المرمى. وعندما تستعد للنوم، سيدرك هاتفك أنه يتعين عليه تحويل المكالمات إلى البريد الصوتي دون أن تخبره بذلك. باختصار، سيكون لدى هاتفك الذكي حاسة سادسة رقمية، على حدِّ قول جروب.

لا يرغب المديرون التنفيذيون في شركة كوالكوم في بدء التعويل على الكثير من الأفكار الخيالية قبل توافر الرقاقة، إلا أن الباحثين المختصين بالرقاقات المحاكية للدماغ في أمكنة أخرى لا يمانعون التفكُّر في الأمر. فوفقًا لما ذكره دارمندرا مودا، أحد كبار الباحثين في شركة آي بي إم في مدينة سان خوسيه، فإن هذه الرقاقات قد تؤدِّي إلى ابتكار نظَّارات للمكفوفين تستخدم المستشعرات المرئية والبصرية للتعرف على الأشياء وتوفير إشارات صوتية؛ ونظم رعاية صحية تراقب العلامات الحيوية وتُصدر إنذارات مبكرة بالمشكلات المحتمَلة وتقترح سبلًا لتخصيص العلاجات؛ وأجهزة كمبيوتر تستخدم أنماط الرياح والمد والجزر وغيرها من المؤشرات الأخرى من أجل التنبُّؤ بموجات التسونامي على نحوٍ أكثر دقة. وفي معامل أبحاث هيوز هذا الصيف، يخطط كبير الباحثين نارايان سرينيفاسا لاختبار رقاقة محاكية للدماغ في جهازٍ بحجم طائرٍ من ابتكار شركة إيروفيرونمنت، ليحلق داخل غرفتين ويجمع معلومات من كاميرات وأجهزة استشعار أخرى كي يتمكَّن من تذكُّر الغرفة التي يوجد فيها ويتعلم التحرك في تلك المساحة ببراعة وإتقان، وهو ما قد يؤدِّي إلى ابتكار طائرات بدون طيار أكثر قدرةً وبراعة.

سيستغرق المبرمجون وقتًا لاكتشاف الطريقة الفُضلى لاستخدام الجهاز. يقول ديليب جورج، المؤسس المشارك لشركة فيكاريوس الناشئة والمتخصصة في مجال الذكاء الاصطناعي: «ربما يكون الوقت مناسبًا لإجراء شركات الأجهزة الإلكترونية أبحاثها. قد يستغرق المنتج التجاري بعض الوقت.» ولا يعارضه في ذلك المديرون التنفيذيون لشركة كوالكوم، لكنهم يراهنون على أن التقنية التي يتوقَّعون إطلاقها هذا العام ستقرِّب تلك المنتجات كثيرًا من الواقع.

في حالة رغبتكم في إضافة تعليق، برجاء إدخال اسم المستخدم وكلمة المرور الخاصة بك. تسجيل الدخول.
إذا لم يكن لديكم حساب فعليك تسجيل بياناتك. التسجيل.

تسعدنا مشاركاتكم وتعليقاتكم التي نتمنى أن تلتزم قواعد المشاركة البناءة.