پیام خراسان

آخرين مطالب

پردازش سریع‌تر از کامپیوتر؛ راز محاسبات مغز در تعاملات غیرمحلی اجتماعي

پردازش سریع‌تر از کامپیوتر؛ راز محاسبات مغز در تعاملات غیرمحلی
  بزرگنمايي:

پیام خراسان - برنا - گروه علمی و فناوری: محققان با الهام از مکانیک کوانتومی، مدل جدیدی به نام CHARM را توسعه داده‌اند که نشان می‌دهد مغز انسان با بهره‌گیری از شبکه‌ای از تعاملات غیرمحلی، اطلاعات را سریع‌تر و کارآمدتر از کامپیوترهای مدرن پردازش می‌کند.
مغز انسان با وجود محدودیت‌های فیزیکی در سرعت انتقال سیگنال‌های عصبی، قادر است حجم عظیمی از اطلاعات را به شکلی فوق‌العاده سریع و کارآمد پردازش کند.
بیشتر بخوانید: اخبار روز خبربان
این قابلیت حیرت‌انگیز همواره مورد توجه دانشمندان و متخصصان علوم اعصاب بوده است. کامپیوتر‌های مدرن، با سرعت پردازش بسیار بالا و حافظه‌های پیشرفته، همچنان در بسیاری از وظایف پیچیده از مغز انسان عقب می‌مانند. این پرسش که مغز چگونه می‌تواند با وجود ارتباطات عصبی نسبتاً کند، عملکردی سریع‌تر و انعطاف‌پذیرتر از ماشین‌های پیشرفته داشته باشد، همواره به‌عنوان یک معما مطرح بوده است. در سال‌های اخیر پژوهش‌های بسیاری به بررسی معماری شبکه‌ای مغز و نحوه پردازش اطلاعات در آن پرداخته‌اند. به‌تازگی، تیمی از دانشمندان از دانشگاه‌های پمپئو فابرا (اسپانیا)، آکسفورد (انگلستان) و بوئنوس آیرس (آرژانتین)، با بهره‌گیری از چارچوبی ریاضی برگرفته از مکانیک کوانتومی، سرنخ‌های جدیدی در این زمینه ارائه داده‌اند. این چارچوب که تحت عنوان تجزیه هارمونیک‌های پیچیده (CHARM) شناخته می‌شود، بر اساس معادله موج شرودینگر طراحی شده است و نشان می‌دهد که پردازش اطلاعات در مغز به‌صورت غیرمحلی و شبکه‌ای انجام می‌شود. این یافته‌ها، نظریه سنتی پردازش محلی مغز را به چالش کشیده و دیدگاه تازه‌ای از نحوه عملکرد شناختی انسان ارائه می‌دهند.
در این گزارش ابتدا به نحوه عملکرد مغز در پردازش اطلاعات و محدودیت‌های سرعت انتقال عصبی خواهیم پرداخت. سپس، مدل CHARM و نحوه عملکرد آن در شناسایی تعاملات غیرمحلی مغز را بررسی کرده و در نهایت، پیامد‌های این پژوهش را در حوزه‌های علوم اعصاب، درمان اختلالات شناختی و هوش مصنوعی مورد تحلیل قرار خواهیم داد.
پردازش اطلاعات در مغز – فراتر از سرعت انتقال عصبی
مغز انسان متشکل از حدود 86 میلیارد نورون است که از طریق سیناپس‌ها به یکدیگر متصل هستند. این نورون‌ها برای ارتباط با یکدیگر، سیگنال‌های الکتریکی و شیمیایی را رد و بدل می‌کنند. با این حال، سرعت انتقال این سیگنال‌ها بسیار محدود است. به‌طور معمول، پیام‌های الکتریکی در مغز با سرعتی بین 10 تا 20 میلی‌ثانیه منتقل می‌شوند.
این در حالی است که یک کامپیوتر مدرن می‌تواند در کسری از نانوثانیه، عملیات محاسباتی را انجام دهد. با وجود این محدودیت، مغز در انجام وظایف پیچیده‌ای مانند تشخیص الگوها، تصمیم‌گیری‌های آنی و حل مسائل پیچیده، عملکردی سریع‌تر و کارآمدتر از کامپیوتر‌ها دارد.
نظریه وضعیت بحرانی:
مطالعات پیشین نشان داده‌اند که مغز برای بهینه‌سازی پردازش اطلاعات، در وضعیت بحرانی (Critical State) فعالیت می‌کند. این وضعیت حالتی است که مغز بین نظم و آشوب قرار دارد. در چنین شرایطی، فعالیت‌های عصبی به اندازه‌ای منظم هستند که امکان پردازش مؤثر داده‌ها وجود دارد، اما در عین حال، به‌اندازه‌ای انعطاف‌پذیر هستند که بتوانند به تغییرات محیطی پاسخ دهند. این وضعیت به مغز اجازه می‌دهد تا اطلاعات را به‌طور موازی و با حداکثر بهره‌وری پردازش کند.
با این حال، وضعیت بحرانی به‌تنهایی قادر به توضیح سرعت فوق‌العاده مغز نیست. پژوهش جدید نشان می‌دهد که علت اصلی این عملکرد، نه فقط وضعیت بحرانی، بلکه معماری شبکه‌ای غیرمحلی مغز است.
چارچوب CHARM – مدلسازی کوانتومی فعالیت مغزی
در مطالعه‌ای که در ژورنال Physical Review E منتشر شده است، تیمی از پژوهشگران به سرپرستی گوستاوو دکو، رویکردی نوین برای مدل‌سازی فعالیت مغزی ارائه دادند. این چارچوب که CHARM (Complex Harmonics Decomposition) نام دارد، از اصول مکانیک کوانتومی الهام گرفته است. محققان برای درک بهتر تعاملات غیرمحلی مغز، از معادله موج شرودینگر استفاده کردند. این معادله که در فیزیک کوانتومی به‌کار می‌رود، نحوه تغییر وضعیت ذرات زیراتمی در فضا و زمان را توصیف می‌کند و شامل تعاملات غیرمحلی است.
در مدل CHARM، دینامیک‌های مغزی به‌عنوان امواج کوانتومی در نظر گرفته می‌شوند. این امواج قادرند در فواصل دور با یکدیگر تعامل داشته باشند. به بیان ساده‌تر، در این مدل، فعالیت مغزی به بخش‌های مجزا تقسیم نمی‌شود، بلکه به‌صورت شبکه‌ای و همزمان در سراسر مغز جریان می‌یابد.
تحلیل داده‌های تصویربرداری مغزی:
محققان برای آزمایش CHARM، داده‌های تصویربرداری مغزی (fMRI) بیش از 1،000 شرکت‌کننده را تحلیل کردند. fMRI فعالیت مغزی را از طریق تغییرات جریان خون ثبت می‌کند. محققان با اعمال CHARM بر این داده‌ها، توانستند تعاملات غیرمحلی را با دقت بالاتری نسبت به روش‌های سنتی مانند تحلیل مؤلفه‌های اصلی (PCA) شناسایی کنند.
نتایج نشان داد که برخلاف تصورات پیشین، فعالیت مغزی به نواحی مجزا محدود نمی‌شود، بلکه شبکه‌ای گسترده از تعاملات بلندبرد وجود دارد که امکان پردازش سریع اطلاعات را فراهم می‌کند.
بیشتر بخوانید کیوبیت‌های توپولوژیکی جدید محاسبات کوانتومی را متحول می‌کند شکل الکترون‌ها شبیه‌سازی شد! / انقلابی در دنیای فناوری‌های نوین با کشف جدید دانشمندان 13000 چرخش درهم‌تنیده گامی بزرگ به سوی شبکه‌های کوانتومی پایدار
تفاوت فعالیت شبکه‌ای در بیداری و خواب
یکی از نتایج مهم این پژوهش، تفاوت واضح در الگو‌های فعالیت مغزی بین حالت بیداری و خواب بود. CHARM نشان داد که در حالت بیداری، شبکه‌های مغزی تعاملات غیرمحلی قوی‌تر و گسترده‌تری دارند. این تعاملات بلندبرد، امکان پردازش همزمان و موازی اطلاعات را فراهم کرده و به عملکرد سریع مغز کمک می‌کنند.
در مقابل، در حالت خواب، این تعاملات ضعیف‌تر و محدودتر می‌شوند. مغز در این حالت به وضعیت بحرانی پایین‌تری وارد می‌شود و فعالیت‌های شبکه‌ای به حالت محلی‌تر کاهش می‌یابند. این یافته می‌تواند به درک بهتری از عملکرد مغز در اختلالات خواب مانند بی‌خوابی منجر شود.
پیامد‌های پژوهش برای هوش مصنوعی و درمان‌های عصبی
یافته‌های این پژوهش فراتر از علوم اعصاب، پیامد‌های گسترده‌ای برای هوش مصنوعی (AI) و درمان اختلالات شناختی دارد.
• کاربرد در هوش مصنوعی:
الگوریتم‌های هوش مصنوعی فعلی معمولاً مبتنی بر محاسبات ترتیبی یا موازی محدود هستند. مدل CHARM نشان می‌دهد که بهره‌گیری از شبکه‌های غیرمحلی و همزمان می‌تواند منجر به طراحی الگوریتم‌های کارآمدتر و هوشمندتر شود. این فناوری می‌تواند به توسعه مدل‌های شبکه عصبی مصنوعی با قابلیت‌های پردازش پیچیده‌تر و تطبیق‌پذیری بیشتر منجر شود.
• درمان اختلالات عصبی:
نتایج این مطالعه می‌تواند به توسعه روش‌های درمانی جدید برای اختلالات عصبی کمک کند. برای مثال، در بیماران مبتلا به آلزایمر یا اسکیزوفرنی، ارتباطات شبکه‌ای مغز مختل می‌شود. با استفاده از CHARM، می‌توان الگو‌های غیرمحلی مغز را شناسایی و مدل‌های درمانی هدفمندتری طراحی کرد.
مغز به‌عنوان یک ابرکامپیوتر شبکه‌ای
پژوهش‌های جدید نشان می‌دهد که مغز انسان برخلاف کامپیوتر‌های سنتی، بر پایه پردازش غیرمحلی و شبکه‌ای عمل می‌کند. این معماری توزیع‌شده به مغز اجازه می‌دهد تا محدودیت‌های سرعت انتقال عصبی را دور بزند و اطلاعات را به‌طور همزمان و کارآمد پردازش کند.
مدل CHARM، با الهام از مکانیک کوانتومی، راه جدیدی برای درک عملکرد مغزی ارائه می‌دهد که می‌تواند به پیشرفت‌های مهمی در علوم اعصاب، هوش مصنوعی و درمان‌های پزشکی منجر شود.
این یافته‌ها نه‌تنها درک ما از عملکرد مغز را تغییر می‌دهند بلکه راه را برای طراحی سیستم‌های محاسباتی قدرتمندتر در آینده هموار می‌کنند.
انتهای پیام/

لینک کوتاه:
https://www.payamekhorasan.ir/Fa/News/835172/

نظرات شما

ارسال دیدگاه

Protected by FormShield
مخاطبان عزیز به اطلاع می رساند: از این پس با های لایت کردن هر واژه ای در متن خبر می توانید از امکان جستجوی آن عبارت یا واژه در ویکی پدیا و نیز آرشیو این پایگاه بهره مند شوید. این امکان برای اولین بار در پایگاه های خبری - تحلیلی گروه رسانه ای آریا برای مخاطبان عزیز ارائه می شود. امیدواریم این تحول نو در جهت دانش افزایی خوانندگان مفید باشد.

ساير مطالب

تایید شد؛ ستاره بارسا 2 ماه غایب است

انتقاد از توتی به دلیل سفر به مسکو

حمله تباس به رئال: با بقیه فرقی ندارید، ساکت باشید!‏

شکایت از نماینده سابق مجلس فرانسه به خاطر یک اتهام به دشان

رزرو 80 درصدی هتل‌های اطراف حرم امام رضا(ع) در تعطیلات نوروز

بهترین رفیق‌هایی که مهدی یغمایی دارد

با ترانه بختیاری و عیدانه «عید ایل» همراه شوید

6 هزار و 268 اقامتگاه رسمی آماده اسکان مسافران نوروزی خراسان‌جنوبی

راز ناو زاگرس؛ چرا این کشتی اطلاعاتی آمریکا را نگران کرده؟

بار دیگر غزه در آتش؛ جنون اسرائیل و لبخند شیطانی ترامپ

تصاویری از آغاز رزمایش ترافیکی نوروزی در صالح آباد

موفقیت‌های ادامه‌دار بانک پاسارگاد، این‌بار در خدمات خودپرداز

آتش جنگل محمد آباد بعد از یک شبانه روز خاموش شد

ترافیک محدوده گردنه آهوان به سمت مشهد پر حجم اما روان است

امانت‌داران آرمان‌هایی هستیم که از ایثار نشأت گرفته است

افزایش کارت سوخت جایگاه ها متناسب با تقاضای بنزین

این شایعه توهینی بزرگ به اینیگو مارتینز است

اتفاقی که رئال از آن وحشت دارد!

اتلتیکو آماده یک خداحافظی بزرگ می‌شود

ویدئو صفحه رسمی بایرن مونیخ از تشابه گل دیروز روبن و گلش در فینال 2013 لیگ قهرمانان

خدمت رسانی 5 هزار نیروی امدادی، جوان و داوطلب هلال احمر در ایام نوروز

انفجار دو منزل مسکونی و مصدومیت 5 نفر بر اثر مواد محترقه

برنامه‌های حرم مطهر امام رضا(ع) همزمان با لیالی قدر

اجرای ترانه‌ شنیدنی "حس می‌کنم تو رو" توسط مهدی یغمایی در برنامه شب عیدی

اجرای ترانه‌ زیبای اگه بد شد توسط مهدی یغمایی در برنامه شب عیدی

موزیک ویدئوی عیدانه «آخر بهار» از آرش و مسیح

کالاهای اساسی بدون هیچ مشکلی در اختیار مردم قرار گیرد

صدور دو مجوز سرمایه‌گذاری خارجی جدید در خراسان جنوبی

کاوسی: امسال 200 خانه هلال خراسان جنوبی به کیف نجات و برانکارد مجهز شده‌اند

هاشمی: کالاهای اساسی به راحتی و بدون هیچ مشکلی در اختیار مردم قرار بگیرد

راز آمادگی کریستیانو رونالدو در 40 سالگی؛ غذایی که او را قوی نگه می‌دارد!

حال و هوای بازار شب عید در بجنورد به روایت تصاویر

توقیف خودروهای حامل مواد محترقه تا پایان تعطیلات نوروزی

خدمات هلال احمر خراسان شمالی بهترین معرف استان است

تجهیزات جدید امدادی هلال‌احمر خراسان شمالی تأمین شد

راز آمادگی رونالدو در 40 سالگی: غذای ساده!

میادین و بازارهای میوه و تره‌بار تهران در ایام تعطیلات نوروزی خدمات ویژه ارائه می‌دهند

برنامه فعالیت میادین میوه و تره‌بار در نوروز 1404 اعلام شد

انفجار دو منزل مسکونی و مصدومیت 5 نفر بر اثر مواد محترقه در مشهد

افزایش ساعت کاری مراکز معاینه فنی طی ایام پایانی سال و نوروز در مشهد

چرخ هواپیمای پرواز مشهد به رشت ترکید +جزئیات

آتش‌ در جنگل آمل خاموش شد

ساعت کاری میادین میوه و تره بار تا پایان تعطیلات اعلام شد/ جزییات

5 جاذبه گردشگری تور ژاپن که در نوروز 1404 می توانید ببینید

آواز دیش دیش؛ صادق بوقی تو میدون تره بار به جای آو آو آو عمو سبزی فروش خوند

حریق جنگل ازارک چالوس مهار شد

تاکید محمد کبیری بر تعامل و همکاری تمامی کمیته های ستاد نوروزی کیش برای تکریم گردشگران

فصل اول کتاب صوتی قدرت من هستم!

فصل دوم کتاب صوتی من قدرت هستم/ مثبت گرا باشید!

فصل سوم کتاب صوتی قدرت من هستم/ به جملات مثبت بیاندیشید و به زبان بیاورید!