مشبك عصبي ينتج ما يحتاجه من طاقة .. ويميز الألوان بدقة عالية.!!   

مع استمرار تطور الذكاء الاصطناعي والأجهزة الذكية، تكتسب الرؤية الآلية دورًا متزايد الأهمية كعامل تمكين رئيسي للتقنيات الحديثة. ورغم التقدم الكبير، تواجه أنظمة الرؤية الآلية مشكلة كبيرة، فمعالجة الكميات الهائلة من البيانات البصرية التي يتم توليدها كل ثانية تتطلب طاقةً هائلةً، ومساحة تخزين، وموارد حاسوبية. هذا القيد يجعل من الصعب نشر قدرات التعرف البصري في الهواتف الذكية والطائرات بدون طيار والمركبات ذاتية القيادة.  

المثير أن الجهاز البصري البشري يقدم بديلاً مقنعًا. فبعكس أنظمة الرؤية الآلية التقليدية التي يتعين عليها التقاط ومعالجة كل التفاصيل، تقوم أعيننا ودماغنا بتصفية المعلومات، مما يسمح بكفاءة أعلى في المعالجة البصرية مع استهلاك الحد الأدنى من الطاقة. هكذا برزت الحوسبة العصبية، التي تحاكي بنية ووظيفة الأنظمة العصبية البيولوجية، كنهج واعد للتغلب على العقبات الحالية في الرؤية الحاسوبية. ولكن، هناك تحديان رئيسيان. الأول هو انعدام قدرة التعرف على الألوان بشكل يضاهي الرؤية البشرية، الثاني هو الاستغناء عن مصادر طاقة خارجية لتقليل استهلاك الطاقة.

لذلك، طور فريق بحثي بقيادة د.تاكاشي إيكونو بكلية الهندسة المتقدمة، جامعة طوكيو للعلوم (TUS)باليابان، حلاً رائدًا. تقدم ورقتهم البحثية مشبكًا عصبيًا اصطناعيًا ذاتي التغذية يمكنه تمييز الألوان بدقة مذهلة. شارك في الدراسة هيرواكي كوماتسو ونوريكا هوسودا، من جامعة سنغافورة الوطنية.

وذكر موقع ساينس ديلي أن الباحثين ابتكروا جهازهم بدمج خليتين شمسيتين مختلفتين مُحسَّنتين بالصبغة، وتستجيبان بشكل مختلف لأطوال موجية مختلفة من الضوء. تتطلب المشابك العصبية الاصطناعية البصرية التقليدية مصادر طاقة خارجية، لكن المشبك العصبي المُقترح يُولّد كهرباءه من الطاقة الشمسية. هذه القدرة على التغذية الذاتية مناسبة تمامًا لتطبيقات الحوسبة الطرفية، حيث تكون كفاءة الطاقة أمرًا بالغ الأهمية. 

أثبتت التجارب، أن الجهاز يمكنه التمييز بين الألوان بدقة 10 نانومتر عبر الطيف المرئي، وهو مستوى يقترب من مستوى العين البشرية. وأظهر الجهاز استجابات ثنائية القطب، حيث يُنتج جهدًا موجبًا تحت الضوء الأزرق وجهدًا سالبًا تحت الضوء الأحمر. يُتيح هذا إجراء عمليات منطقية معقدة تتطلب عدة أجهزة تقليدية. ويُشير الدكتور إيكونو إلى أن "النتائج تُظهر إمكانات كبيرة لاستخدام هذا الجهاز الإلكتروني البصري، لتمييز الألوان بدقة عالية وإجراء العمليات المنطقية في آنٍ واحد، بواسطة أنظمة الذكاء الاصطناعي منخفضة الطاقة والمزودة بخاصية التعرف البصري".

يمثل العمل خطوة مهمة تمكّن أجهزتنا اليومية من رؤية العالم بشكل أدقّ مما نراه نحن.