محققان ماده‌ای را با توانایی‌های یادگیری شبیه به مغز کشف کردند

منتشر شده در scitechdaily به تاریخ ۹ اکتبر ۲۰۲۲
لینک منبع Researchers Discover a Material With Brain-Like Learning Capabilities

محمد سمیع‌زاده نیکو، دانشجوی دکترا در آزمایشگاه تحقیقات الکترونیک قدرت و باند وسیع (POWERlab) دانشگاه پلی‌تکنیک فدرال لوزان (EPFL) در طول تحقیق خود در مورد انتقال فاز در دی اکسید وانادیوم (VO2)، به یافته‌ای غیرمنتظره دست یافت. هنگامی که در دمای اتاق ریلکس می‌شود، VO2 فاز عایق دارد و در دمای 68 درجه سانتی‌گراد (154 درجه فارنهایت)، که ساختار شبکه‌ای آن تغییر می‌کند، تبدیل شدید عایق به فلز را تجربه می‌کند.

به گفته سمیع‌زاده نیکو، VO2 حافظه فراری دارد: "ماده بلافاصله پس از حذف تحریک به حالت عایق باز می‌گردد." او تصمیم گرفت تا برای پایان نامه خود دریابد که چقدر طول می‌کشد تا VO2 از حالتی به حالت دیگر تغییر کند. با این حال، تحقیقات او مسیر متفاوتی داشت: پس از جمع آوری صدها اندازه‌گیری، او یک اثر حافظه را در ساختار ماده کشف کرد.

یک یافته غیرمنتظره

سمیع‌زاده نیکو در آزمایشات خود جریان الکتریکی را به نمونه VO2 وارد کرد. او توضیح می‌دهد: «جریان در سراسر مواد حرکت کرد و مسیری را دنبال کرد تا اینکه از طرف دیگر خارج شد.» VO2 با گرم شدن نمونه، وضعیت را تغییر داد. بعد از اینکه جریان آب قطع شد، مواد به حالت اولیه خود بازگشتند. سمیع‌زاده نیکو سپس دومین پالس جریان را به ماده ارسال کرد و متوجه شد که مدت زمان تغییر حالت ارتباط نزدیکی با تاریخچه مواد دارد.

پروفسور الیسون ماتیولی، سرپرست POWERlab توضیح می‌دهد: «به نظر می‌رسید که VO2 انتقال فاز اول را «به یاد می‌آورد» و مرحله بعدی را پیش‌بینی می‌کند. ما انتظار نداشتیم که این نوع اثر حافظه را ببینیم و این هیچ ربطی به حالت‌های الکترونیکی ندارد، بلکه به ساختار فیزیکی مواد مربوط می‌شود. این یک کشف جدید است: هیچ ماده دیگری به این شکل عمل نمی ‌کند.»

خاطره‌ای که تا سه ساعت دیگر ادامه داشت

محققان کشف کردند که VO2 ممکن است آخرین محرک خارجی خود را تا سه ساعت به یاد آورد. ماتیولی می‌گوید: «اثر حافظه در حقیقت می‌تواند چندین روز باقی بماند، اما ما در حال حاضر ابزارهای لازم برای اندازه‌گیری آن را نداریم.»

یافته‌های به‌دست‌آمده توسط تیم مطالعه قابل‌توجه است زیرا اثر حافظه شناسایی‌شده یک ویژگی ذاتی خود ماده است. مهندسان برای تکمیل محاسبات مختلف به حافظه وابسته هستند و موادی که ممکن است با افزایش ظرفیت، سرعت و کوچک سازی فرآیند محاسبات را بهبود بخشند، تقاضای زیادی دارند. VO2 هر سه این کادر را بررسی می‌کند. علاوه بر این، حافظه ساختاری و پیوسته آن، آن را از مواد معمولی متمایز می‌کند که بسته به دستکاری حالات الکتریکی، داده‌ها را به‌عنوان اطلاعات باینری ذخیره می‌کنند.

محققان برای رسیدن به نتایج خود، اندازه‌گیری‌های زیادی انجام دادند. آن‌ها همچنین نتایج خود را با استفاده از روش جدید برای مواد مختلف در آزمایشگاه‌های دیگر در سراسر جهان تأیید کردند. این کشف به خوبی آنچه در مغز اتفاق می افتد را تکرار می‌کند، زیرا سوئیچ‌های VO2 درست مانند نورون‌ها عمل می‌کنند.

این متن با استفاده از ربات ترجمه مقالات تکنولوژی ترجمه شده و به صورت محدود مورد بازبینی انسانی قرار گرفته است.در نتیجه می‌تواند دارای برخی اشکالات ترجمه باشد.

مقالات لینک‌شده در این متن می‌توانند به صورت رایگان با استفاده از مقاله‌خوان ترجمیار به فارسی مطالعه شوند.