دانشمندان با بررسی عملکرد مغز زنبور عسل، بهدنبال طراحی نسل جدیدی از تراشههای GPS هستند که با مصرف انرژی بسیار پایین، توان پردازشی چشمگیری ارائه دهند. GPS فراتر از ابزاری برای جابهجایی از نقطه A به نقطه B عمل میکند. گوشیهای هوشمند، وسایل نقلیه، پهپادها، دوربینها، دستگاههای پوشیدنی و شمار زیادی از فناوریهای دیگر برای ارائه امکانات روزمره مدرن به آن و پردازشهای محاسباتی پیچیده پشتیبانش متکی هستند. همچنین پژوهشگران دانشگاه The Ohio State University، روشی عجیبی را برای ذخیره حافظه کامپیوتر در قارچ کشف کردهاند.
توان پردازشی عظیم پشت دستگاههای کوچک
با وجود اندازه کوچک برخی دستگاههای کاربری، حجم توان پردازشی لازم برای پردازش، انتقال و نمایش دادههای GPS بسیار گسترده باقی میماند. اگر بخشی از این توان پردازشی و تصمیمگیری با مصرف تنها چند میکرووات و در قالب ساختاری هماندازه یک دانه منتقل شود چه اتفاقی میافتد؟ تیم InsectNeuroNano دقیقاً در حال پیگیری چنین هدفی قرار دارد.
برای درک بهتر موضوع، یک زنبور عسل در فضای سهبعدی ناوبری میکند، بر اساس دادههای لحظهای اصلاح مسیر پرواز انجام میدهد، همزمان با دیگر زنبورها ارتباط برقرار کرده و محل غذا را شناسایی میکند؛ همه این فرایندها با مصرف حدود 10 میکرووات توان انجام میشوند.
قابلیتهای ناوبری زنبور عسل
یک زنبور عسل معمولی طولی در حدود 1/2 اینچ معادل 12.7 میلیمتر دارد و وزن آن بین 0.0035 تا 0.007 اونس معادل حدود 100 تا 200 میلیگرم متغیر است؛ در جستوجوی غذا مسافتی بین 1 تا 6 مایل معادل 1.6 تا 9.7 کیلومتر را طی میکند. زنبورها به نوعی GPS داخلی مجهز هستند که با تحلیل الگوهای آسمان و تطبیق آنها با سرعت حرکتی خود موقعیتشان را تعیین میکند.
این توانایی امکان انجام چندین سفر رفتوبرگشت روزانه به کندو بدون گمشدن را فراهم میکند، در حالی که معادل تقریبی 10 تریلیون عملیات در ثانیه پردازش میشود؛ مصرف توان نیز در بازهای بین 10 میکرووات معادل 0.00001 وات تا 1 سانتیوات معادل 0.01 وات قرار دارد.
مقایسه با پردازندههای مدرن
برای مقایسه، همان زنبور در فضای سهبعدی حرکت میکند، اصلاح مسیر انجام میدهد، ارتباط برقرار کرده و غذا پیدا میکند؛ همه این فعالیتها با حدود 10 میکرووات توان انجام میشود. در مقابل، پردازنده Intel Core Ultra 285K که وزن آن میتواند بیش از 300 تا 500 برابر یک زنبور عسل متوسط باشد؛ برای پردازش بار کاری مشابه در سطح 10 TOPS به توانی بین 10 تا 15 وات جهت تأمین انرژی NPU و SoC نیاز دارد. حتی با در نظر گرفتن مقدار محافظهکارانه 10 وات، زنبور برای انجام همان حجم کار از 1,000,000 برابر توان کمتری استفاده میکند.
تراشه الهامگرفته از حشرات
آندرس میکلسن از دانشگاه Lund بههمراه پژوهشگرانی از چندین دانشگاه اروپایی، مأموریتی برای توسعه تراشهای کممصرف با الهام از حشرات دنبال میکنند؛ تراشهای که بدون پردازش خارجی یا سربار اضافی، توانایی زنبور در تعیین موقعیت را شبیهسازی کند.
رویکرد این تیم تمرکز کمتری بر یادگیری سنتی هوش مصنوعی دارد؛ مفاهیم ریشهدار در هوش طبیعی و مدارهای نانوفوتونیک محور اصلی کار قرار گرفتهاند. برخلاف مدارهای متداول، مدارهای نانوفوتونیک نور را از طریق ساختارهایی فوقالعاده کوچک با ابعادی در حد میلیاردیم متر در سطح تراشه هدایت میکنند. نتیجه نهایی میتواند به تولید تراشههایی بسیار تخصصی منجر شود که یک وظیفه کاملاً مشخص را با بازدهی بسیار بالا انجام میدهند.
کاربردهای آینده و چشمانداز زمانی
در صورت موفقیت، این تراشههای کوچک و تخصصی امکان پشتیبانی از کاربردهایی مانند حسگرهای محیطی، رباتهای خودکار کوچک برای پاکسازی آلودگی، ساخت سازهها و بهبود گردهافشانی در مناطق هدفمند را فراهم میکنند. با این حال، مشاهده دستههای انبوه حشرات رباتیک در آسمان در آینده نزدیک محتمل به نظر نمیرسد. به گفته میکلسن، فاصله زمانی میان نمونههای اولیه امروز تا شکلگیری دستههای رباتیک عملیاتی میتواند به حدود 10 سال برسد.
اولین باشید که نظر می دهید