Người ta thường so sánh chức năng của máy tính thì tương tự như bộ não người, nhưng thành thật mà nói máy tính không thể nào giống với bộ não con người – ít nhất là ở thời điểm này.
Để thay đổi suy nghĩ đó, các nhà nghiên cứu đã phát triển công nghệ máy tính sử dụng ánh sáng để bắt chước chức năng của các khớp thần kinh.
Nhờ nghiên cứu này, chúng ta có thể tạo ra những phần cứng kết hợp được ưu điểm của tốc độ bộ vi xử lý hiện đại với hiệu quả của năng lượng trí não.
Cả hai hệ thống bộ não và máy tính đều có thể tạo ra mô hình, thực hiện thao tác và lưu trữ thông tin. Ngoài những thứ đó, chúng không có nhiều điểm chung.
Trong khi các bộ xử lý trong máy tính kết hợp với các công tắc bật – tắt nhỏ để thực hiện chức năng, thì neuron sử dụng sóng hóa học để phân phối các xung năng lượng đến nhiều kênh gọi là khớp thần kinh.
Sự khác biệt đáng kể nhất phải kể đến là khả năng ghi nhớ và tiêu thụ năng lượng - không có một phần cứng nào có thể tiệm cận được khả năng xử lý ưu việt và khả năng lưu trữ như bộ não con người.
Chất xám không phải là thứ duy nhất tạo ra những ưu điểm này, mà còn có sóng điện phân và chất dẫn truyền thần kinh.
Gần đây, một nhóm các nhà nghiên cứu thuộc Trường Đại học Oxford, Münster và Exeter đã tìm ra "bí mật" trong việc chế tạo máy tính mô phỏng não người. Họ tạo ra một mạch tích hợp các hạt lượng tử ánh sáng hoạt động giống như một khớp thần kinh.
Nhà nghiên cứu cao cấp Harish Bhaskaran của Trường Đại học Oxford, cho biết: "Hàng thập kỉ qua, các nhà khoa học đã theo đuổi công việc tạo ra máy tính siêu việt như bộ não người.
Thông qua mạng neuron và khớp thần kinh, não có thể xử lý và lưu trữ một lượng lớn thông tin cùng một lúc, mà chỉ cần sử dụng một ít điện năng. Những máy tính truyền thống không thể nào có được khả năng này".
Để hoạt động, máy tính để bàn phải dựa trên kiến trúc von Neumann - được đặt tên theo nhà toán học và nhà vật lý John von Neumann nổi tiếng. Có nghĩa là, trong máy tính có các đơn vị xử lý logic và bộ nhớ.
Bộ não của con người thì không có CPU ở mặt trước và ổ cứng ở mặt sau. Các neuron kết nối trong một mạng phân nhánh và cùng nằm trong một thiết bị lưu trữ và xử lý. Để hoạt động, các kênh trong màng thần kinh đóng và mở liên tục để gửi các sóng ion tích điện vào và ra.
Các hoạt động này diễn ra thông qua trung gian là các quá trình hóa học khác ở đầu nhánh của dây thần kinh. Tùy thuộc vào các yếu tố như độ mạnh hoặc tần số của sóng, các dòng chất dẫn truyền thần kinh có thể tiếp tục gửi thông điệp bằng cách di chuyển tới các dây thần kinh khác.
Bước nhảy vọt nhỏ ở cuối dây thần kinh là sự kết thúc công việc xử lý của thần kinh. Nó hoạt động như một cảnh sát kiểm soát giao thông, có nhiệm vụ chặn hoặc tăng tốc tín hiệu.
Những thay đổi trong điểm kiểm soát này – được gọi là các khớp kết nối dẻo, có thể giải thích cho cách chúng ta học và xử lý thông tin mới, cũng như việc bộ não tăng cường một số mạch trong khi cho phép những mạch không cần thiết khác nghỉ ngơi.
Các nhà khoa học mong muốn sao chép lại cách hoạt động này của bộ não để kết hợp quá trình xử lý và lưu trữ trong cùng một hệ thống, đưa sinh học và trí tuệ nhân tạo đến gần nhau hơn. Bí quyết đó là tạo ra một bộ xử lý có thể làm được những gì các khớp thần kinh đã làm.
Nhà nghiên cứu Wolfram Pernice thuộc Trường Đại học Münster, cho biết:
"Vì các khớp thần kinh có số lượng tế bào thần kinh trong não lên tới khoảng 10.000, nên bất kỳ máy tính nào mô phỏng hoạt động của bộ não cũng phải có khả năng bắt chước những dạng của khớp thần kinh giống như vậy. Đây chính xác là những gì chúng tôi đang làm".
Khớp thần kinh nhân tạo do nhóm nghiên cứu tạo ra dựa trên các cấu trúc được làm từ vật liệu có thể thay đổi theo từng giai đoạn (PCM). Chúng có khả năng lưu trữ và giải phóng một lượng năng lượng đáng kể do dễ dàng thay đổi từ trạng thái này sang trạng thái khác.
Các sóng ánh sáng được truyền qua vật liệu có các xung quang học để chuyển đổi PCM - bắt chước sự dẻo dai của khớp thần kinh. Mặc dù ý tưởng này không phải là mới, nhưng đây là lần đầu tiên quá trình này được thực hiện trong thực tế.
Nhà nghiên cứu C David Wright thuộc Trường Đại học Exeter nói:
"Các máy tính điện tử tương đối chậm, và chúng ta càng làm cho chúng mạnh hơn thì chúng càng tiêu thụ nhiều năng lượng hơn. Chức năng của máy tính thông thường cũng khá hạn chế, chúng không có khả năng xử lý song song như bộ não con người."
Bộ xử lý mô phỏng não người dựa trên ánh sáng dường như là sự hòa trộn hoàn hảo giữa trí óc và máy móc. Câu hỏi duy nhất được đặt ra ở đây là bao lâu nữa thì loại máy tính ưu việt này ra đời?
Nghiên cứu đã được xuất bản trên tạp chí Science Advances.
Nguồn: Sciencealert