Bal, Beyin Benzeri Bilgisayar Çipleri Yapma Potansiyeline Sahiptir
Bal, insan beyninde bulunan nöron ve sinapsları taklit etmek üzere tasarlanan sistemler olan nöromorfik bilgisayarlar için çevre dostu bileşenler geliştirmek için tatlı bir çözüm olabilir.
Bazı uzmanlar tarafından bilgi işlemin geleceği olarak bahsedilen nöromorfik sistemler geleneksel bilgisayarlara göre çok daha hızlıdır ve çok daha az enerji tüketir. Washington State Üniversitesi(WSU) mühendisleri bu sistemleri daha organik hale getirmenin bir yolunu göstermişlerdir. Physic D. Dergisi’nde yayınlanan bir çalışmada araştırmacılar, balın -veriyi yalnızca işlemekle kalmayıp hafızada depolayan transistöre benzer bir bileşen olan- memristör yapmak için kullanılabileceğini göstermişlerdir.
WSU’nun Mühendislik ve Bilgisayar Bilimleri Okulu’ndan doçent ve çalışmanın ilgili yazarı Feng Zhao, “Bu, basit bir yapısı olan çok küçük bir cihazdır, ancak insan nöronuna çok yakın bir işlevselliğe sahiptir,” demiştir. “Bu da eğer bu memristörlerden milyonlar ya da milyarlarcasını birleştirirsek, insan beyni gibi çalışan bir nöromorfik sistem haline gelebilecekleri anlamına gelmektedir.”
Çalışma için, Zhao ve Zhao’nun laboratuvarında bir WSU yüksek lisans öğrencisi olan Zhao ve ilk yazar Brandon Sueoka, balı küçük katı formlara işleyip iki metal elektrot arasında sıkıştırarak, insan sinapsına benzer bir yapı elde ederek memristörleri oluşturmuşlardır. Ardından, sırasıyla 100 ve 500 nanosaniyelik yüksek açma ve kapama hızlarıyla bal memristörlerinin sinapsların çalışmasını taklit etme yeteneklerini test etmişlerdir. Memristörler ayrıca, insan beynindeki öğrenme süreçlerinden ve nöronlarda yeni bilgilerin tutulmasından sorumlu olan, ani zamana bağlı plastisite ve ani hıza bağlı plastisite olarak bilinen sinaps fonksiyonlarını da taklit etmişlerdir.
WSU mühendisleri, bal memristörlerini mikro-ölçekli olarak geliştirmişlerdir, yani yaklaşık olarak insan saçı kalınlığındadırlar. Zhao’nun öncülük ettiği araştırma ekibi onları nano-ölçekte -yaklaşık olarak insan saçının 1/1000’i- geliştirmeyi planlamaktadır ve tam bir nöromorfik hesaplama sistemi oluşturmak için milyonlarca hatta milyarlarcasını bir araya getirmeyi planlamaktadır.
Şu anda, geleneksel bilgisayar sistemleri, von Neumann mimarisi denilen şeye dayanmaktadır. Adını yaratıcısından alan bu mimari, genellikle klavye ve fareden gelen bir girdiyi ve monitör gibi bir çıktıyı içermektedir. Ayrıca bir CPU yani merkezi işlem birimi ve RAM yani bellek deposu vardır. Zhao, girdiden işlemeye, hafızadan çıktıya tüm bu mekanizmalar aracılığıyla veri aktarımının en azından insan beynine kıyasla çok fazla güç gerektirdiğini söylemiştir. Örneğin, Fugaku süper bilgisayarı, çalışmak için 28 megawatt’tan fazla, yani 28 milyon watt’a eşdeğer enerji kullanırken, beyin sadece yaklaşık 10 ila 20 watt kullanmaktadır.
İnsan beyni, aralarında 1000 trilyondan fazla sinaps veya bağlantı bulunan 100 milyardan fazla nörona sahiptir. Her nöron, beyni geleneksel bir bilgisayardan çok daha verimli hale getiren verileri hem işleyebilir hem de depolayabilir ve nöromorfik bilgi işlem sistemlerinin geliştiricileri bu yapıyı taklit etmeyi amaçlamaktadır.
Intel ve IBM’i de içeren bazı şirketler, çip başına 100 milyon “nöron”dan fazlaya eşdeğer olan nöromorfik çipler yayınlamışlardır ancak bu, henüz beyindeki sayıya yakın değildir. Birçok geliştirici halen geleneksel bilgisayar çiplerinde kullanılan aynı yenilenebilir olmayan ve zehirli malzemeleri kullanmaktadır.
Zhao’nun ekibini de içeren birçok araştırmacı, bu gelecek vaat eden yeni bilgi işlem türünde kullanım için biyolojik olarak parçalanabilir ve yenilenebilir çözümler araştırmaktadır. Zhao da Aloe vera yapraklarında bulunanlar gibi diğer protein ve şekerleri kullanan araştırmalara da liderlik etmektedir, ancak balda yüksek bir potansiyel görmektedir.
“Bal bozulmaz,” demiştir. “Çok düşük bir nem konsantrasyonuna sahiptir, böylece içerisinde bakteriler hayatta kalamaz. Bu da bu bilgisayar çiplerinin çok uzun bir süre kararlı ve güvenilir olacağı anlamına gelmektedir.”
WSU’da geliştirilen bal memristör çipleri, geleneksel bilgisayarlar kadar ısınmayan nöromorfik sistemler tarafından üretilen düşük ısı seviyelerini tolere etmelidir. Bal memristörleri, ayrıca elektronik atıkları da azaltacaktır.
“Baldan yapılmış bilgisayar çiplerinin kullanıldığı cihazları elden çıkarmak istediğimizde, onları suda kolayca çözebiliriz,” demiştir. “Bu özelliklerden dolayı bal, yenilenebilir ve biyolojik olarak parçalanabilir nöromorfik sistemler meydana getirmede çok kullanışlıdır.”
Bu da şu anlama geliyor ki Zhao bu konuda uyarmıştır, kullanıcıların tıpkı geleneksel bilgisayarlarda olduğu gibi bu bilgisayarların da üzerlerine kahve dökmekten kaçınmaları gerekmektedir.
Kaynak: techxplore.com
