طور المهندسون في جامعة بنسلفانيا الأميركية أول شريحة ضوئية قادرة على معالجة حوالي ملياري صورة في الثانية.

حيث نشر المهندسون دراستهم في مجلة نيتشر العلمية، وأشاروا فيها إلى أول تقنية يمكنها تصنيف الأرقام على الفور تقريباً

دون الحاجة إلى نظام يحول الإشارات الضوئية إلى إشارات كهربائية أو يحول بيانات الإدخال إلى تنسيق ثنائي

مما يلغي استخدام وحدات الذاكرة الكبيرة.

ويتم ذلك من خلال المعالجة المباشرة للضوء القادم باستخدام شبكة عصبية بصرية عميقة ومطبقة على شريحة مساحتها 9.3 ميليمتر مربع.

لذلك فإن أساس الشريحة الجديدة هو شبكة عصبية قادرة على معالجة المعلومات بطريقة مشابهة للدماغ البشري.

مما تتكون الشريحة التي ابتكرها المهندسون وهل تشبه الدماغ البشري ؟

تتكون الشريحة من عقد تتصل ببعضها البعض مثل الخلايا العصبية الطبيعية

كما أنها مبرمجة بمجموعة من البيانات للتعرف على الأشياء داخل الصورة أو الكلمات

وتعتمد آلية عملها على معالجة المعلومات في الإشارات الضوئية بدلاً من اعتمادها على الإشارات الكهربائية العادية

ويتم ذلك باستخدام الكابلات الضوئية كما لو كانت خلايا عصبية مكدسة في عدة طبقات ، كل واحدة متخصصة في نوع معين من التصنيف.

وقد أجريت العديد من الاختبارات العملية التي تثبت مدى كفاءة هذه الشريحة

حيث: أنشأ العلماء شريحة بمساحة( 9.3 مم مربع) والتي تستخدم لتصنيف سلسلة من الأحرف المكتوبة بخط اليد التي تبدو وكأنها أحرف.

بعد القيام ببرمجتها تمكنت الشريحة من تصنيف الصور بدقة %93.8 للمجموعات التي تحتوي على نوعين من الأحرف

ودقة %89.8  للمجموعات التي تحتوي على أربعة أنواع مختلفة.

أما الإنجاز الأكثر أهمية هو أن الشريحة تمكنت من تصنيف كل حرف في 0.57 نانوثانية ، مما سمح لها بمعالجة 1.75 مليار صورة في كل ثانية.

وقد علق فريق العمل قائلاً: إن هذه السرعة تأتي من قدرة الرقاقة على معالجة المعلومات كضوء ، مما يمنحها مزايا عديدة تفوق رقائق الكمبيوتر الحالية.

وفي حديث مع فيروز أفلاطوني المؤلف الرئيسي للدراسة، قال:

تعالج رقاقاتنا المعلومات من خلال ما نسميه “الحساب عن طريق الانتشار” ، حيث يتم إجراء الحسابات أثناء انتشار الضوء عبر الشريحة

مع تجاوز خطوة تحويل الإشارات الضوئية إلى إشارات كهربائية لقراءة البيانات ومعالجتها ، مما يجعلها أسرع بشكل ملحوظ.

أما الميزة الأخرى التي تقدمها هذه الرقاقات هي أنه ليس من الضروري تخزين المعلومات التي تتم معالجتها

مما يوفر الوقت والمساحة من خلال عدم الحاجة إلى وحدة ذاكرة كبيرة

كما يوفر الكثير من الأمان حيث أظهرت العديد من الدراسات أن عدم تخزين البيانات يعد أكثر أمانًا لأنه يمنع أي تسريب محتمل.

واختتم أفلاطون حديثه قائلاً : “يمكن لهذا النظام أن يفعل أكثر بكثير من تصنيف الصور .

نحن نعلم بالفعل كيفية تحويل البيانات المختلفة في المجال الكهربائي .

أما  الآن ، فأصبحنا قادرين على القيام بذلك في المجال البصري ومعالجة هذه البيانات على الفور  باستخدام هذه التقنية .

لذلك ستكون إنجازات الفريق القادمة هي توسيع نطاق الجهاز وتعديل التكنولوجيا لمعالجة أنواع مختلفة من البيانات” .

المصدر: اضغط هنا

• إعداد: المهندسة يارا الخيمي
• تدقيق: المهندسة سهى عبدو
• تحرير: المهندس بشار الحجي