حافظه‌های ‌مصنوعی ‌در راه ‌هستند

یکی از مهم‌ترین تفاوت‌‌های حافظه انسان با حافظه رایانه‌ها در این است که رایانه‌‌ها برخلاف حافظه انسان، براساس آدرس اطلاعات ثبت‌شده روی حافظه دائم عمل می‌کنند در این صورت برای دستیابی به یک پرونده اطلاعاتی باید آدرس پرونده مربوط به اطلاعات تصویری یا متنی مورد نظر را داشته باشید و اگر این آدرس را نداشته باشید باید تصویر یا متن مورد نظر را با تمام موارد موجود و ثبت شده در حافظه مورد مقایسه قرار دهید که انجام چنین کاری بسیار وقت‌گیر بوده و هزینه زیادی را در بر خواهد داشت. این در حالی است که در حافظه انسان‌‌ها اطلاعات مورد نیاز به راحتی قابل دستیابی است. بررسی‌های انجام شده توسط محققان درباره عملکرد مغز نشان می‌دهد که بخشی از مغز به نام هیپوکامپوس داده‌‌‌های موجود در حافظه کوتاه‌مدت را به خاطرات و اطلاعات ثبت‌شده در حافظه بلندمدت تبدیل می‌کند. بیماری‌ها و صدماتی که سبب ایجاد اختلال در حافظه، فراموشی و از یاد بردن خاطرات می‌شوند ناشی از آسیب وارد شده به هیپوکامپوس مغز است. وقتی فرد با حادثه ناگواری مواجه می‌شود،‌ بخش‌‌‌هایی از مغز او آسیب می‌بیند که در نتیجه سبب ایجاد اختلالاتی در توانایی یادآوری اطلاعات در آن فرد می‌شود. محققان نیز در تلاش هستند با ساخت ابزار مصنوعی که بتواند عملکرد مغز را شبیه‌سازی کند به روش درمانی مناسبی برای درمان این بیماران دست یابند.

اگرچه از سال 2002 تحقیقاتی در این زمینه آغاز شده‌ است اما محققان امیدوارند بتوانند در آینده‌ای نزدیک نوعی حافظه مصنوعی را طراحی کنند که بتواند با قرارگیری در مغز بسیاری از افرادی را که به بیماری‌هایی مانند آلزایمر مبتلا هستند درمان کند. علاوه بر این از این فناوری می‌توان در درمان اختلالات گفتاری ناشی از سکته و حتی بهبود عملکرد حافظه در بیماران مبتلا به صرع استفاده کرد. اگرچه بسیاری از محققان بر این باورند که کارکرد مغز و ساختمان آن به قدری پیچیده است که حتی امکان ساخت عضوی مصنوعی که تنها بخشی از فعالیت‌های مغز را بر عهده گیرد نیز مستلزم انجام تحقیقات و آزمایشات بسیار زیادی در این زمینه است. نخستین مرحله و دستیابی به این هدف، در نظر گرفتن الگوهای ریاضی برای شبیه‌سازی بازیابی اطلاعات در یاخته‌های عصبی هیپوکامپوس است. در مرحله دوم موادهایی ریز و پیچیده بر مبنای این الگوهای طراحی می‌شود که از عملکرد مشابه هیپوکامپوس برخوردار است. اما مرحله بعدی و مهم‌ترین مرحله،‌ اتصال تراشه حاوی مدارها به بافت زنده عصبی و در نهایت مغز است. براساس اخبار اعلام شده مراحل اول و دوم با موفقیت انجام شده اما مرحله سوم هنوز پایان نیافته است. نورون‌‌ها یا سلول‌های عصبی اطلاعات را به صورت پالس‌هایی با فاصله زمانی معین ارسال می‌کنند که فواصل متفاوت میان هر یک از این پالس‌‌‌ها می‌تواند دربردارنده اطلاعات مهمی باشد. براساس عملکرد نورون‌ها در دریافت و پردازش اطلاعات ورودی و ارسال علائم دیگر در پاسخ به این اطلاعات، از الگوهای ریاضی برای شبیه‌سازی عملکرد نورون‌ها استفاده می‌شود. سلول عصبی سیلیکونی که به عنوان یک حافظه مصنوعی عمل می‌کند، جایگزین نورون‌ها شده و با دریافت ضربان‌های الکتریکی همانند یاخته‌های هیپوکامپوس در برابر محرک‌ها واکنش داده و پاسخ ایجاد شده به بخش‌های زنده مغز فرستاده می‌شود.

پروتز‌های زیستی در مغز

اگرچه تحقق اهداف در نظر گرفته شده برای دستیابی به نوعی حافظه‌های مصنوعی که بتواند جایگزین حافظه از دست رفته انسان‌ها باشد از گذشته‌ها مورد توجه محققان بوده در این راه مسیر پر فراز و نشیبی را پشت سر گذاشته است، اما محققان امیدوارند بتوانند در مدت زمان 10 سال آینده به نتایج قابل توجهی در این زمینه دست یابند. براساس اخبار اعلام شده از سوی محققانی که در زمینه این فناوری به فعالیت مشغول بوده‌اند، این دانشمندان موفق به ساخت اولین تراشه مصنوعی شده‌‌اند که می‌تواند با سلول‌های مغزی مرتبط شده و جایگزین حافظه شود. این تراشه که در حقیقت نوعی حافظه مصنوعی است می‌‌تواند آغازگر عصر جدیدی از پروتز‌های زیستی مغز باشد. آنها امیدوارند در آینده‌ای نه چندان دور تراشه‌هایی را در مغز انسان قرار دهند که تمام عملکردهای موثر در ثبت اطلاعات را بر عهده گیرد.

محققان استفاده از این تراشه در مغز را روشی موثر برای حفظ سلول‌های خاکستری مغز و ایجاد زمینه‌ای مناسب برای حفظ آنها به کمک ابزارهای رایانه‌ای می‌دانند. آنها توانسته‌اند دورنمایی بسیار نزدیک از تحقق این اهداف در شرایط آزمایشگاهی به‌وجود آورند. این تراشه یک ریسک سیلیکونی به ابعاد سه میلی‌متر است که می‌تواند وارد مغز شود و بخشی از عملکرد‌های آن یعنی حافظه را برعهده گیرد. حافظه مصنوعی طراحی شده می‌تواند با سلول‌های بافت مغزی ارتباط برقرار کرده و با استفاده از ضربان‌های الکتریکی که نقش مهمی در تبادل اطلاعات در میان سلول‌های عصبی دارند، عملکرد‌ حافظه را شبیه‌سازی بنابراین می‌توان گفت حافظه مصنوعی می‌تواند خاطرات را ثبت و آنها را به‌صورت طبیعی به مغز ارسال کند. بازسازی اطلاعات قدیمی یا به‌خاطر سپردن اطلاعات جدید از دیگر وظایف این نوع حافظه است. با توجه به این‌که سلول‌های عصبی منطقه هیپوکامپوس در ابتلا به بیماری آلزایمر در مقایسه با سلول‌های عصبی دیگر بیشتر آسیب می‌بیند بنابراین ساخت این تراشه و قرار گرفتن آن در مغز می‌تواند تحول بزرگی در درمان این بیماری بوده و اختلالات حافظه را از بین ببرد. این تراشه در حال حاضر تنها می‌‌تواند جایگزین 100 سلول‌ عصبی شود، اما محققان در حال ساخت نسخه‌ای جدید از این تراشه هستند که 100 برابر قوی‌تر باشد. آنها سخت در تلاش هستند تا به ساختار پیچیده مغز که شاید آخرین پناهگاه تسخیر نشده دانش شناخت انسان‌ها باشد نفوذ کند و بسیاری از اسرار نهفته در آن مطلع شوند. این موفقیت می‌تواند تحولی در تاریخ زندگی انسان‌‌ها به‌وجود آورد و دنیای جدیدی را بر پایه فناوری ترکیب بدن موجودات زنده و دستگاه‌های مصنوعی ساخته دست بشر به‌وجود آورد که انسان‌هایی با کارآیی ذهنی بیشتر ساکن آن هستند.

سهیل امیری‌