ทีมนักวิทยาศาสตร์จีนประสบความสำเร็จในการพัฒนาชิปคอมพิวเตอร์ขนาดเล็กที่มีความสามารถในการจำลองโครงสร้างสมองที่ซับซ้อนได้แบบเรียลไทม์ ซึ่งความก้าวหน้าในครั้งนี้ไม่เพียงแต่จะเข้ามาปฏิวัติวงการวินิจฉัยและรักษาโรคทางสมอง เช่น โรคอัลไซเมอร์ เท่านั้น แต่ยังช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของส่วนต่อประสานระหว่างสมองกับคอมพิวเตอร์ (Brain-Machine Interface) รวมถึงช่วยสนับสนุนการทำงานของศัลยแพทย์ในการผ่าตัดได้อีกด้วย
ผลงานวิจัยชิ้นนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารวิชาการ ไซแอนซ์ (Science) เมื่อวันพฤหัสบดีที่ผ่านมา โดยความร่วมมือระหว่างทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยปักกิ่ง และสถาบันบัณฑิตวิทยาศาสตร์จีน ระบุว่าชิปหน่วยความจำขนาด 40 นาโนเมตรนี้มาพร้อมกับเครือข่ายประสาทเทียมในตัว ซึ่งสามารถก้าวข้ามขีดจำกัดทางคอมพิวเตอร์แบบเดิม ๆ โดยสามารถสร้างพื้นผิวสมองที่ซับซ้อนขึ้นมาใหม่ได้ภายในเวลาไม่ถึงครึ่งวินาที ส่งผลให้ชิปตัวนี้ทำงานได้เร็วกว่าระบบประมวลผลกราฟิก (GPU) เอ็นวิเดีย เอ100 (Nvidia A100) รุ่นล้ำสมัย ตั้งแต่ 50 เท่าไปจนถึงสูงสุด 478 เท่า
หยาง อวี่เฉา ศาสตราจารย์ประจำคณะวงจรรวมและรองคณบดีคณะวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งมหาวิทยาลัยปักกิ่ง ซึ่งเป็นหัวหน้าทีมผู้เขียนงานวิจัย เปิดเผยกับสื่อรัฐบาลจีน กว่างหมิง เดลี ว่า ชิปดังกล่าวสามารถแสดงภาพรอยหยักของสมองได้อย่างแม่นยำเพื่อใช้ในทางการแพทย์ ซึ่งความสำเร็จนี้ช่วยเปิดความเป็นไปได้ใหม่ ๆ และจะเป็นรากฐานของฮาร์ดแวร์ที่ทำงานได้แบบเรียลไทม์ ทั้งระบบนำทางในระบบประสาทระหว่างผ่าตัด การคัดกรองโรคอัลไซเมอร์ในระยะเริ่มต้น และในอนาคตอาจทำให้เกิด "ฝาแฝดดิจิทัลของสมอง" (Digital Brain Twins) ที่ปรับเปลี่ยนได้ตามรายบุคคล
โดยปกติแล้ว สมองของมนุษย์จะมีรอยหยักเพื่อเพิ่มพื้นที่ผิวในการบรรจุเซลล์ประสาทนับพันล้านเซลล์ภายใต้ขีดจำกัดของกะโหลกศีรษะ ซึ่งในอดีตการจำลองรอยหยักที่ซับซ้อนเหล่านี้แบบเรียลไทม์จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ขนาดใหญ่ราคาแพงและใช้เวลาคำนวณนาน เนื่องจากสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์มาตรฐานมีคอขวดที่แยกหน่วยความจำและหน่วยประมวลผลออกจากกัน ทำให้ข้อมูลต้องเดินทางไปกลับตลอดเวลา ส่งผลให้เกิดความล่าช้าและใช้พลังงานสูง
อย่างไรก็ตาม ทีมวิจัยจีนได้แก้ปัญหานี้ด้วยการผสานระบบพลศาสตร์ของประสาทเข้ากับสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ในหน่วยความจำ (Computing-in-memory) ซึ่งทำการจัดเก็บข้อมูลและคำนวณในอาร์เรย์หน่วยความจำเดียวกัน โดยพวกเขานำข้อบกพร่องเรื่อง "การเลื่อนลอยของค่าความนำไฟฟ้า" (Conductance Drift) ในชิปหน่วยความจำยุคใหม่ที่มักทำให้ข้อมูลไม่เสถียร มาเปลี่ยนเป็นเครื่องมืออันทรงพลังในการคำนวณแทน จนทำให้ได้แพลตฟอร์มที่ประมวลผลได้แม่นยำสูงในระดับมิลลิวินาที และสร้างมาตรฐานใหม่ให้กับวงการแพทย์และปัญญาประดิษฐ์ในอนาคต
ที่มา: South China Morning Post/ แฟ้มภาพเอเอฟพี