الذكاء الاصطناعي المستوحى حيويًا للأجهزة القابلة للارتداء
تطورت التقنيات القابلة للارتداء في السنوات الأخيرة من مجرد أجهزة بسيطة لعد الخطوات إلى أنظمة متطورة قادرة على معالجة البيانات الحيوية المعقدة فورًا. ومع ذلك، فإن إكساب هذه الأجهزة مزيدًا من الذكاء يفرض تحديات كبيرة تتعلق بالطاقة وسعة المعالجة. تتطلب خوارزميات الذكاء الاصطناعي وبنيات المعالجات الدقيقة التقليدية اليوم استهلاكًا عاليًا للطاقة، مما يجعل من الصعب إجراء تحليلات مستمرة ومعقدة على الأنظمة القابلة للارتداء صغيرة الحجم. ولتجاوز هذه القيود، يركز الباحثون على نقل كفاءة الأنظمة الحيوية إلى مستوى الأجهزة الصلبة.
تسلط الأبحاث المدعومة من المؤسسة الوطنية للعلوم (NSF)، والتي برزت في تقييمات عالم المواد مارك هيرسام، الضوء على نهج جديد قد يغير جذريًا مبدأ عمل الذكاء الاصطناعي في الأجهزة القابلة للارتداء. ويحمل الجمع بين مواد الإلكترونيات النانوية والبنيات المستوحاة من المخيخ القدرة على إعادة تعريف التوازن بين قوة المعالجة وكفاءة الطاقة في بيئة الأجهزة القابلة للارتداء.
بنية معالجة مستوحاة من المخيخ
يتفوق الدماغ البشري بفارق كبير على الأنظمة الاصطناعية في معالجة كميات هائلة من البيانات بميزانية طاقة منخفضة للغاية. وتعمل منطقة المخيخ (cerebellum)، المسؤولة عن التحكم الحركي والتوازن وعمليات التعلم السريع في الدماغ، على معالجة البيانات الحسية الواردة باستمرار وبشكل فوري لتوليد استجابات دقيقة. تحل هذه البنية الحسابات المعقدة عبر شبكة عصبية محلية ومتوازية دون الحاجة إلى مراكز بيانات ضخمة.
يمهد دمج منطق عمل المخيخ هذا في أنظمة الذكاء الاصطناعي الطريق لبيئة عالية الكفاءة، خاصة للأجهزة القابلة للارتداء التي تتبع الحركة المستمرة والبيانات الحيوية. وبينما تقوم نماذج الذكاء الاصطناعي التقليدية بتشغيل كتل معالجة ضخمة لكل إدخال بيانات، تركز النهج المستوحاة من المخيخ فقط على البيانات المتغيرة والضرورية، مما يقلل عبء المعالجة إلى أدنى حد. يتيح هذا للجهاز إجراء عملية تعلم وتحليل مستمرة في الخلفية دون استنزاف عمر البطارية.
دور مواد الإلكترونيات النانوية
قد لا يؤدي تكييف البنية الحيوية مع الشرائح التقليدية القائمة على السيليكون دائمًا إلى الكفاءة المطلوبة. ولتقليد مرونة الشبكات العصبية الحيوية واستهلاكها المنخفض للطاقة، هناك حاجة إلى بنيات مواد جديدة على مستوى الأجهزة الصلبة. وهنا تلعب مواد الإلكترونيات النانوية دورًا حاسمًا.
تمتلك المواد ثنائية الأبعاد ذات السمك الذري والبنيات النانوية من الجيل الجديد القدرة على تغيير موصليتها الكهربائية بشكل مشابه للمشابك العصبية الحيوية. وتتيح حلول الإلكترونيات النانوية التي يركز عليها مارك هيرسام وفريقه نقل الإشارات الكهربائية بشكل تدريجي وديناميكي يتجاوز الأنظمة الثنائية التقليدية. تسهل هذه المرونة دمج برمجيات الذكاء الاصطناعي مباشرة في الأجهزة الصلبة. وبفضل هذه المواد على المستوى النانوي، يمكن تقليل الأحجام الفيزيائية للأجهزة والحد بدرجة كبيرة من مشكلات ارتفاع الحرارة وفقدان الطاقة.
الانتقال من الاعتماد على السحابة إلى المعالجة المحلية
تنقل معظم الأجهزة القابلة للارتداء الحالية البيانات الخام التي تجمعها إلى الهواتف الذكية أو الخوادم السحابية البعيدة لمعالجتها. تسبب هذه الطريقة استهلاكًا عاليًا للبطارية أثناء النقل، وتحد من قدرات الجهاز في حالة عدم توفر اتصال بالإنترنت. بالإضافة إلى ذلك، فإن نقل البيانات الصحية الحساسة باستمرار إلى خوادم خارجية يحمل مخاطر معينة تتعلق بخصوصية المستخدم.
إن الميزة الكبرى التي تقدمها بنيات الإلكترونيات النانوية والمستوحاة حيويًا هي إجراء عمليات الذكاء الاصطناعي مباشرة على الجهاز القابل للارتداء. وعند تحليل البيانات فورًا في مكان إنتاجها، تبرز المزايا التالية:
- استهلاك منخفض للطاقة: ينخفض استهلاك طاقة الاتصال اللاسلكي المستخدمة لنقل البيانات إلى أدنى حد.
- استجابة سريعة ومستمرة: ينتهي الاعتماد على الاتصال بالإنترنت، ويتم إصدار التنبيهات الصحية الفورية أو تحليل الحركة دون أي تأخير.
- خصوصية بيانات متقدمة: نظرًا لأن البيانات الحيوية الخاصة بالمستخدم لا تغادر الجهاز، يتم دعم أمان البيانات الشخصية على مستوى الأجهزة الصلبة.
أهمية هذا التطور للمستخدم والتكنولوجيا
يؤدي اندماج الآليات الحيوية مع علم المواد إلى توسيع سيناريوهات استخدام التقنيات القابلة للارتداء. وبفضل الشرائح النيورومورفية المتقدمة، يمكن للأساور الذكية والمستشعرات الطبية أو الملابس الذكية المستقبلية أن تصل إلى قدرة تتيح لها ملاحظة الانحرافات الطفيفة في إيقاع جسم المستخدم على الفور.
على سبيل المثال، يمكن لجهاز إعادة التأهيل الذي يتابع اضطرابات المشي لدى المريض، أو المستشعر الذي يراقب اضطرابات ضربات القلب، معالجة البيانات داخليًا دون إرسالها إلى مركز رئيسي وتنبيه المستخدم خلال ثوانٍ. وبالمثل، يمكن تطوير أجهزة مدعومة بالذكاء الاصطناعي في تقنيات الأطراف الاصطناعية تتكيف فورًا مع حركة عضلات المستخدم وتقدم استجابات شبيهة بالردود الانعكاسية.
تظهر مثل هذه الدراسات أن الذكاء الاصطناعي ليس مجرد سلسلة من الخوارزميات البرمجية، بل يتحول عند دمجه مع علم المواد الصحيح والإلهام الحيوي إلى أجهزة متوافقة تمامًا مع العالم الفيزيائي. ويمتلك هذا النهج العابر للتخصصات القدرة على تحويل الأجهزة القابلة للارتداء في المستقبل من مجرد أدوات سلبية تجمع البيانات إلى مساعدين أذكياء يتحركون بالتزامن مع المستخدم.
المصدر: National Science Foundation
Kaynak: National Science Foundation
Alakalı İçerikler
-
تركيا تحصد 4 ميداليات في أولمبياد المعلوماتية 2 Gün önce
حقق المنتخب التركي إنجازاً بارزاً بفوزه بذهبية واحدة وفضيتين وبرونزية في الأولمبياد الدولي الـ 38 للمعلوماتية المقيم في طشقند.
-
إيسار إيروسبيس تطلق أول قمر صناعي من أوروبا القارية 2 Gün önce
أثبتت إيسار إيروسبيس استقلالية القدرة الإقليمية للفضاء من خلال إطلاق ناجح من منشأة محلية في أوروبا.
-
طلاب أتراك يحصدون 3 ميداليات في أولمبياد الذكاء الاصطناعي 3 Gün önce
حقق الطلاب الأتراك نجاحاً دولياً بارزاً بفوزهم بثلاث ميداليات فضية في أولمبياد الذكاء الاصطناعي الدولي الثالث الذي أقيم في كازاخستان.
-
مشروع ناسا وبلو أوريجين للاتصالات على المريخ 1 Hafta önce
وقعت وكالة ناسا عقدًا بقيمة 700 مليون دولار مع شركة "بلو أوريجين" لإنشاء شبكة اتصالات ذات نطاق ترددي عالٍ لمهمات المريخ.
-
Google Antigravity ve Gemini 3.7 Flash Çok Ajanlı Çözümler 1 Hafta önce
Google, Antigravity platformunu Gemini 3.7 Flash modeliyle birleştirerek çok‑ajanlı matematik ve mühendislik problemlerinin çözümünü hızlandırıyor, CPU taklitçileri ve açık kaynak performansını iyileştiriyor.
-
DSN'in 23. Anteni Goldstone’da Hizmete Açıldı 1 Hafta önce
NASA, Kaliforniya'daki Goldstone tesisinde Derin Uzay İstasyonu 23'ün makas kesme törenini düzenleyerek uzay iletişim ağını genişletti ve yeni antenin hizmete girdiğini duyurdu.
- yapay zeka
- giyilebilir teknoloji
- nanoelektronik
- mark hersam
- nsf
- beyincik mimarisi
Tepkini Göster
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
Yorumlar
Sende Yorumunu Ekle