مهمترین کاربردهای سیستم‌های نورومورفیک (بخش اول)

سیستم‌های نورومورفیک سیستم‌های محاسباتی هستند که برای شبیه‌سازی ساختار و عملکرد شبکه‌های عصبی بیولوژیکی موجود در مغز انسان طراحی شده‌اند. اصطلاح “نورومورفیک” از دو کلمه “نورون” (ساختمان اصلی سیستم عصبی) و “مورف” (تغییر شکل) گرفته شده است.
سیستم های نورومورفیک از ترکیبی از سخت افزار و نرم افزار برای شبیه سازی رفتار نورون ها و سیناپس ها در مغز استفاده می کنند. برخلاف سیستم‌های محاسباتی سنتی، که از یک واحد پردازش مرکزی (CPU) برای انجام محاسبات استفاده می‌کنند، سیستم‌های نورومورفیک از بسیاری از عناصر محاسباتی ساده به نام نورون‌ها استفاده می‌کنند که برای تشکیل شبکه‌های پیچیده به هم متصل هستند.
نورون ها در یک سیستم نورومورفیک برای دریافت و پردازش اطلاعات از نورون های دیگر و برقراری ارتباط با نورون های دیگر با استفاده از سیگنال های الکتریکی طراحی شده اند. این سیگنال‌های الکتریکی بر اساس پتانسیل‌های عمل در نورون‌های بیولوژیکی مدل‌سازی می‌شوند. سیناپس ها در یک سیستم نورومورفیک برای تعدیل قدرت اتصالات بین نورون ها بر اساس الگوهای فعالیت شبکه طراحی شده اند.
سیستم‌های نورومورفیک مزایای متعددی نسبت به سیستم‌های محاسباتی سنتی دارند. به عنوان مثال، آنها می توانند داده های حسی را در زمان واقعی پردازش کنند و بدون نظارت، یاد بگیرند و با اطلاعات جدید سازگار شوند. آنها همچنین از نظر مصرف انرژی بسیار کارآمد هستند و برای کاربردهایی که مصرف برق در آنها حیاتی است مناسب هستند.
سیستم های نورومورفیک طیف وسیعی از کاربردهای بالقوه از جمله روباتیک، بینایی کامپیوتری، نظارت بر محیط زیست، مدل سازی مالی، تحقیقات علوم اعصاب و غیره دارند.
برخی از امیدوارکننده ترین کاربردهای سیستم های نورومورفیک عبارتند از:

۱- هوش مصنوعی

هوش مصنوعی (AI) حوزه وسیعی از علوم کامپیوتر است که بر توسعه ماشین‌هایی متمرکز است که می‌توانند کارهایی را انجام دهند که معمولاً به هوش انسانی نیاز دارند، مانند ادراک بصری، تشخیص گفتار، تصمیم‌گیری و پردازش زبان طبیعی. فناوری‌های هوش مصنوعی را می‌توان به چند دسته طبقه‌بندی کرد، از جمله سیستم‌های مبتنی بر قانون، یادگیری ماشینی و یادگیری عمیق.
سیستم‌های نورومورفیک برای تقلید از ساختار و عملکرد مغز انسان طراحی شده‌اند که بسیار موازی، انعطاف‌پذیر و کم مصرف است. با تقلید از معماری مغز، سیستم‌های نورومورفیک می‌توانند اطلاعات را به طور طبیعی پردازش کنند و به مدل‌های هوش مصنوعی دقیق‌تر و کارآمدتر منجر شوند.
یکی از کاربردهای امیدوارکننده سیستم‌های نورومورفیک در هوش مصنوعی، توسعه شبکه‌های عصبی اسپایکینگ (SNNs) است. SNNs نوعی شبکه عصبی هستند که از پروتکل ارتباطی مبتنی بر سنبله، مشابه نحوه ارتباط نورون ها در مغز، استفاده می کنند. SNNs می توانند برای توسعه مدل های هوش مصنوعی کارآمدتر و دقیق تر برای کارهایی مانند تشخیص تصویر، پردازش زبان طبیعی و روباتیک استفاده شوند.
یکی دیگر از کاربردهای بالقوه سیستم های نورومورفیک در هوش مصنوعی، توسعه شتاب دهنده های سخت افزاری نورومورفیک است. این دستگاه‌های سخت‌افزاری تخصصی می‌توانند اجرای الگوریتم‌های هوش مصنوعی را در سیستم‌های نورومورفیک تسریع کنند. این شتاب‌دهنده‌ها می‌توانند با بهینه‌سازی معماری سخت‌افزار برای محاسبات نورومورفیک، عملکرد و کارایی انرژی مدل‌های هوش مصنوعی را به طور قابل توجهی بهبود بخشند.
به طور کلی، سیستم‌های نورومورفیک می‌توانند با فعال کردن الگوریتم‌های کارآمدتر و مؤثرتر، انقلابی در حوزه هوش مصنوعی ایجاد کنند. ما انتظار داریم که با پیشرفت و بهبود این سیستم ها، برنامه های نوآورانه و تاثیرگذارتری را ببینیم.

۲- رباتیک

رباتیک یک رشته مهندسی و علوم کامپیوتر است که بر طراحی، توسعه و کاربرد ربات تمرکز دارد. روبات‌ها ماشین‌هایی هستند که برای انجام وظایفی که معمولاً انسان انجام می‌دهند، مانند ساخت، مونتاژ و بازرسی طراحی شده‌اند. آنها همچنین می توانند برای کارهایی که برای انسان بسیار خطرناک یا دشوار هستند، مانند کاوش در فضا یا اکتشاف در اعماق دریا، استفاده شوند.
با تقلید از ساختار و عملکرد مغز انسان، سیستم‌های نورومورفیک می‌توانند ربات‌ها را قادر می‌سازند تا اطلاعات حسی را به طور طبیعی و شهودی‌تر پردازش کنند و منجر به تصمیم‌گیری دقیق‌تر و مؤثرتر شوند.
یکی از کاربردهای بالقوه سیستم‌های نورومورفیک در رباتیک، توسعه پهپادهای پیشرفته‌تر و مستقل‌تر است. پهپادها وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین هستند که برای کاربردهای مختلف مانند نظارت هوایی، نقشه برداری و تحویل استفاده می شوند. سیستم‌های نورومورفیک می‌توانند عملکرد پهپادها را با توانمند ساختن آنها به پردازش اطلاعات حسی کارآمدتر و تصمیم‌گیری سریع‌تر بهبود بخشند.
یکی دیگر از کاربردهای بالقوه سیستم‌های نورومورفیک در رباتیک، توسعه ربات‌های پیشرفته‌تر و مستقل‌تر برای تولید و مونتاژ است. با توانمند ساختن ربات‌ها برای پردازش اطلاعات حسی کارآمدتر و تصمیم‌گیری سریع‌تر، سیستم‌های نورومورفیک می‌توانند ربات‌ها را قادر به انجام وظایف پیچیده‌تر و انعطاف‌پذیرتر کنند. که نهایتا منجر به فرآیندهای تولیدی کارآمدتر و مقرون‌به‌صرفه‌تر می‌شود.
به طور کلی، سیستم‌های نورومورفیک این پتانسیل را دارند که با فعال کردن روبات‌های پیشرفته‌تر و مستقل‌تر، زمینه رباتیک را به میزان قابل توجهی پیش ببرند.

۳- مراقبت های بهداشتی

بهداشت و درمان صنعتی است که شامل تشخیص، درمان استو پیشگیری از بیماری و بیماری
یکی از کاربردهای بالقوه سیستم های نورومورفیک در مراقبت های بهداشتی، توسعه رابط های مغز و کامپیوتر (BCIs) است. BCI ها ارتباط بین مغز و کامپیوتر یا سایر دستگاه های خارجی را امکان پذیر می کنند. آنها می توانند عملکرد از دست رفته را به افراد دارای معلولیت، مانند فلج یا قطع عضو، بازگردانند. به این ترتیب که آنها را قادر می سازند دستگاه های خارجی را با افکار خود کنترل کنند. سیستم‌های نورومورفیک را می‌توان برای توسعه BCIهای پیشرفته‌تر و کارآمدتر با قادر ساختن آنها به پردازش اطلاعات حسی کارآمدتر و تصمیم‌گیری سریع‌تر مورد استفاده قرار داد.
یکی دیگر از کاربردهای بالقوه سیستم های نورومورفیک در مراقبت های بهداشتی، توسعه پروتز است. پروتزها اندام های مصنوعی یا اعضای بدن هستند که جایگزین اندام ها یا قسمت های بدن از دست رفته یا آسیب دیده می شوند. سیستم‌های نورومورفیک می‌توانند عملکرد پروتزها را با قادر ساختن آن‌ها به پردازش اطلاعات حسی کارآمدتر و تصمیم‌گیری سریع‌تر، بهبود بخشند که منجر به دقت و دقت حرکت بیشتر می‌شود.
سیستم‌های نورومورفیک همچنین می‌توانند برای توسعه دستگاه‌های تصویربرداری پزشکی پیشرفته‌تر مانند اسکنرهای MRI و CT استفاده شوند. با فعال کردن این دستگاه‌ها برای پردازش کارآمدتر اطلاعات حسی و تصمیم‌گیری سریع‌تر، سیستم‌های نورومورفیک می‌توانند سرعت و دقت تشخیص‌های پزشکی را بهبود بخشند.
به طور کلی، سیستم‌های نورومورفیک این پتانسیل را دارند که کیفیت مراقبت‌های بهداشتی را با فعال کردن دستگاه‌ها و درمان‌های پیشرفته‌تر و موثرتر بهبود بخشند.

۴- مدیریت انرژی

مدیریت انرژی بر مصرف انرژی در ساختمان ها، فرآیندهای صنعتی و سایر سیستم ها نظارت، کنترل و بهینه سازی می کند.
یکی از کاربردهای بالقوه سیستم های نورومورفیک در مدیریت انرژی، توسعه سیستم های اتوماسیون ساختمانی پیشرفته تر و کارآمدتر است. سیستم‌های اتوماسیون ساختمان، سیستم‌های گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع (HVAC)، روشنایی و سایر سیستم‌های ساختمان را برای بهینه‌سازی مصرف انرژی و بهبود آسایش ساکنان کنترل می‌کنند. سیستم‌های نورومورفیک می‌توانند عملکرد سیستم‌های اتوماسیون ساختمان را با توانمند ساختن آنها به پردازش اطلاعات حسی کارآمدتر و تصمیم‌گیری سریع‌تر بهبود بخشند که منجر به صرفه‌جویی بیشتر در انرژی و بهبود آسایش ساکنین می‌شود.
یکی دیگر از کاربردهای بالقوه سیستم های نورومورفیک در مدیریت انرژی، توسعه فرآیندهای صنعتی کارآمدتر است. فرآیندهای صنعتی، مانند تولید و تولید برق، مقادیر زیادی انرژی مصرف می‌کنند و می‌توانند از کنترل کارآمدتری بر مصرف انرژی بهره ببرند. سیستم‌های نورومورفیک می‌توانند عملکرد سیستم‌های کنترل صنعتی را با قادر ساختن آن‌ها به پردازش اطلاعات حسی کارآمدتر و تصمیم‌گیری سریع‌تر، بهبود بخشند، که منجر به صرفه‌جویی بیشتر در انرژی و بهبود کارایی فرآیند می‌شود.
سیستم های نورومورفیک همچنین می توانند برای توسعه سیستم های ذخیره انرژی کارآمدتر مانند باتری ها و سلول های سوختی استفاده شوند. با فعال کردن این سیستم‌ها برای پردازش اطلاعات حسی کارآمدتر و تصمیم‌گیری سریع‌تر، سیستم‌های نورومورفیک می‌توانند عملکرد و کارایی سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی را بهبود بخشند و منجر به صرفه‌جویی بیشتر در انرژی و بهبود پایداری شوند.
به طور کلی، سیستم‌های نورومورفیک پتانسیل بهبود قابل‌توجهی مدیریت انرژی را با امکان کنترل کارآمدتر و مؤثرتر مصرف انرژی دارند.

۵- امنیت سایبری

امنیت سایبری از سیستم‌های رایانه‌ای، شبکه‌ها و داده‌ها در برابر دسترسی غیرمجاز، سرقت، آسیب یا سایر تهدیدها محافظت می‌کند.
یکی از کاربردهای بالقوه سیستم‌های نورومورفیک در امنیت سایبری، توسعه سیستم‌های تشخیص نفوذ مؤثرتر (IDS) است. IDS سیستم‌ها و شبکه‌های رایانه‌ای را برای نشانه‌هایی از دسترسی غیرمجاز یا سایر تهدیدات امنیتی نظارت می‌کند. سیستم‌های نورومورفیک می‌توانند برای بهبود عملکرد IDS مورد استفاده قرار گیرند، زیرا آنها را قادر می‌سازد تا اطلاعات حسی را به طور کارآمدتر پردازش کنند و سریع‌تر تصمیم بگیرند، که منجر به دقت و پاسخ‌گویی بیشتر در تشخیص تهدیدات امنیتی می‌شود.
یکی دیگر از کاربردهای بالقوه سیستم های نورومورفیک در امنیت سایبری، توسعه سیستم های شناسایی و پیشگیری بدافزار موثرتر است. بدافزار نوعی نرم افزار است که برای آسیب رساندن به سیستم های کامپیوتری، شبکه ها یا داده ها طراحی شده است. سیستم‌های نورومورفیک می‌توانند عملکرد سیستم‌های تشخیص و پیشگیری بدافزار را بهبود بخشند. آنها این کار را با این کار انجام می دهند که آنها را قادر می سازد تا اطلاعات حسی را به طور کارآمدتر پردازش کنند و سریعتر تصمیم بگیرند. این منجر به دقت و اثربخشی بیشتر در شناسایی و جلوگیری از بدافزارها می شود.
از سیستم های نورومورفیک نیز می توان برای توسعه راه حل های امنیتی پیشرفته تر و سازگارتر استفاده کرد. به این ترتیب، آنها می توانند به تهدیدات امنیتی در حال تحول در زمان واقعی پاسخ دهند. با فعال کردن سیستم‌های امنیتی برای پردازش اطلاعات حسی کارآمدتر و تصمیم‌گیری سریع‌تر، سیستم‌های نورومورفیک می‌توانند سرعت و اثربخشی پاسخ‌های امنیتی را بهبود بخشند و منجر به محافظت بیشتر در برابر حملات سایبری شوند.
به طور کلی، سیستم‌های نورومورفیک پتانسیل بهبود قابل توجهی امنیت سایبری را با فعال کردن راه‌حل‌های امنیتی پیشرفته‌تر و سازگارتر دارند.

۶- وسایل نقلیه هوشمند

وسایل نقلیه هوشمند می توانند محیط خود را حس کنند و بدون کمک انسان حرکت کنند.
یکی از کاربردهای بالقوه سیستم‌های نورومورفیک در وسایل نقلیه هوشمند، توسعه سیستم‌های تشخیص و تشخیص اشیا پیشرفته‌تر و دقیق‌تر است. تشخیص و تشخیص اشیاء برای وسایل نقلیه هوشمند برای حرکت ایمن و جلوگیری از برخورد با وسایل نقلیه دیگر، اشیاء و عابران پیاده بسیار مهم است. سیستم‌های نورومورفیک می‌توانند عملکرد سیستم‌های تشخیص و تشخیص اشیاء را با توانمند ساختن آنها به پردازش اطلاعات حسی کارآمدتر و تصمیم‌گیری سریع‌تر بهبود بخشند که منجر به دقت و پاسخ‌گویی بیشتر در تشخیص و تشخیص اشیا می‌شود.
یکی دیگر از کاربردهای بالقوه سیستم های نورومورفیک در وسایل نقلیه هوشمند، توسعه سیستم های جهت یابی پیشرفته تر و دقیق تر است. ناوبری برای وسایل نقلیه خودران برای رسیدن ایمن و کارآمد به مقصد حیاتی است. سیستم‌های نورومورفیک را می‌توان برای بهبود عملکرد سیستم‌های ناوبری با توانمند ساختن آن‌ها برای پردازش اطلاعات حسی کارآمدتر و تصمیم‌گیری سریع‌تر مورد استفاده قرار داد که منجر به ناوبری دقیق‌تر و کارآمدتر می‌شود.
همچنین می‌توان از سیستم‌های نورومورفیک برای توسعه سیستم‌های کنترل پیشرفته‌تر و کارآمدتر برای وسایل نقلیه خودران استفاده کرد. با فعال کردن سیستم‌های کنترل برای پردازش اطلاعات حسی کارآمدتر و تصمیم‌گیری سریع‌تر، سیستم‌های نورومورفیک می‌توانند عملکرد و ایمنی وسایل نقلیه خودران را بهبود بخشند و منجر به حمل و نقل کارآمدتر و قابل اطمینان‌تر شوند.
به طور کلی، سیستم‌های نورومورفیک این پتانسیل را دارند که عملکرد و ایمنی خودروهای خودران را با امکان پردازش کارآمدتر و دقیق‌تر اطلاعات حسی و تصمیم‌گیری، بهبود بخشند.