أخبار:شريحة أكسيد النيكل لمراقبة الحالة الصحية

تقوم موصلية أكسيد النيكل بتخزين المعلومات بشكل مشابه للطريقة التي تتعلم بها الرخويات.

• استخدام شرائح أكسيد النيكل لمراقبة الحالة الصحية.

يُظهر أكسيد النيكل، وهو مادة فريدة من نوعها، القدرة على تعلم أشياء عن بيئته بطريقة تحاكي قدرات التعلم الأساسية للحيوانات. لأكثر من نصف قرن، درس علماء الأعصاب الرخويات البحرية لفهم تعلم الحيوانات الأساسي. هناك مفهومان أساسيان للتعلم هما التعود والتوعية. يحدث التعود عندما تتناقص استجابة العضية للمنبه المتكرر باستمرار. عندما يلمس الباحثون لأول مرة حيوان رخوي بحري، تتراجع خياشيمها. ولكن كلما لامستها أكثر، قل تراجع خياشيمها. التحسس هو رد فعل متطرف للعضيات كاستجابة لمثير ضار أو غير متوقع. إذا قام الباحثون بعد ذلك بصدمة إحدى الرخويات البحرية، فسوف تتراجع خياشيمها بشكل أكبر بكثير مما كانت عليه عندما تم لمسها فقط، وهذا هو التحسس.

يحتوي أكسيد النيكل على ميزات مشابهة بشكل لافت للنظر لسلوك التعلم هذا. بدلاً من تراجع الخياشيم، قام العلماء بقياس التغير في التوصيل الكهربائي للمادة. كان التحفيز بدلاً من وخز الإصبع، هو تعريض أكسيد النيكل بشكل متناوب للهواء الطبيعي وغاز الهيدروجين.

أكسيد النيكل مثير للاهتمام لأنه عند تعرضه لغاز الهيدروجين، يتغير هيكله البلوري بمهارة ويصبح المزيد من الإلكترونات متاحًا لتوليد تيار كهربائي. في هذه التجربة، واصل العلماء التبديل بين بيئة الهواء التي تحتوي على الهيدروجين فقط وبيئات الهواء العادية. من المتوقع أن تتأرجح الموصلية الكهربائية لأعلى ولأسفل بشكل مباشر فيما يتعلق بالتعرض للهيدروجين أو الهواء. ولكن تمامًا كما هو الحال مع الرخويات البحرية، فإن التغيير في موصلية أكسيد النيكل ينخفض ببطء كلما زاد تحفيزنا له، لقد اعتاد على الهيدروجين.

عندما تعريض المادة للضوء الساطع أو الأوزون، سرعان ما غيّرت موصليتها - بنفس الطريقة التي تستجيب بها البزاقة دائمًا بشكل كبير لصدمة صغيرة.

 التطبيقات المأمولة

تعد القدرة على تعلم أو تذكر أو نسيان المعلومات حسب الحاجة مهارة قوية لأي حيوان أو آلة. حتى الآن، ركزت الغالبية العظمى من الأبحاث في مجال الذكاء الاصطناعي على الأساليب القائمة على البرمجيات للتعلم الآلي، مع جهد أقل بكثير مخصص لدراسة القدرات التعليمية للمواد.

يقع مجال أجهزة الحاسوب المستوحاة من المخ في مركز هذين المجالين المتصلين من البحث. لكي يتم تشفير الذكاء في أجهزة، يحتاج العلماء إلى أشباه موصلات يمكنها التعلم من التجارب السابقة والتكيف مع البيئات الديناميكية بطريقة مادية مشابهة لتلك الموجودة في الخلايا العصبية في أدمغة الحيوانات. يوضح بحثنا الجديد كيف يوضح أكسيد النيكل ميزات التعلم تلميحات حول كيف يمكن أن تعمل هذه المواد أو مواد مماثلة بمثابة لبنات بناء لأجهزة الحاسوب في المستقبل.

 ما ينقصنا معرفته

قبل أن يتم دمج هذه المواد في رقائق الحاسوب، هناك بعض الفجوات المعرفية التي يجب معالجتها. على سبيل المثال، لم يتضح بعد في أي مقاييس زمنية تحتاج المادة إلى تعلمها حتى تكون مفيدة في الأنظمة الكهربائية. ما مدى سرعة تعلم شيء ما أو نسيانه ليكون مفيدًا؟ غير معروف آخر هو كيف أو ما إذا كان من الممكن تغيير بنية أكسيد النيكل لإنتاج سلوكيات تعليمية مختلفة.

بالإضافة إلى المزيد من التجارب على المادة نفسها، هناك دروس نظرية يجب استكشافها. ألهمت ملاحظات السلوك الجماعي للحيوانات في الطبيعة - مثل قطعان الطيور وأسراب الأسماك - الباحثين لتطوير مجالات الذكاء الاصطناعي مثل ذكاء الأسراب. بطريقة مماثلة، يمكن للحركة الجماعية المثيرة للذرات والإلكترونات في المواد أن تلهم الذكاء الاصطناعي وتصميم الأجهزة في المستقبل.

 انظر أيضاً

• أكسيد النيكل
• أكسيد النيكل الثنائي
• أكسيد النيكل الثلاثي
• بطارية نيكل-حديد