Kako pčelinji mozgovi oblikuju računalne čipove sljedeće generacije

U modernoj tehnologiji, inspiracija dolazi s neočekivanih mjesta – među njima i iz svijeta pčela. Naime, mozgovi ovih malenih insekata, i način na koji se snalaze i uče u kompleksnom okruženju, potaknuli su znanstvenike da potpuno promijene način na koji se dizajniraju računalni čipovi.

Izvor: projects.research-and-innovation.ec.europa.eu

Kako pčele pronalaze put bez GPS-a

Pčele se kreću, uče i navigiraju s izvanrednom preciznošću unatoč tome što nemaju sofisticiranu tehnologiju poput GPS-a ili kompjuterskih sustava koje koristimo mi ljudi. One se oslanjaju na obrasce u nebu, polarizaciju svjetlosti i vlastitu brzinu leta kako bi pratile svoju poziciju i sigurno se vraćale u košnicu.

To otkriće zainteresiralo je europske istraživače okupljene u projektu InsectNeuroNano, koji financira Europska unija. Njihov cilj je replicirati te prirodne navigacijske sposobnosti na računalne čipove – ali na način koji je znatno učinkovitiji i energetski štedljiviji od današnjih tehnologija.

Čipovi inspirirani pčelinjim mozgom

Današnji standardni čipovi su svestrani – dizajnirani su za sve vrste zadataka, od pisanja e-mailova do renderiranja grafike. Takva svestranost ipak zahtijeva veću potrošnju energije i složeniju arhitekturu. Nasuprot tome, pčelin mozak evoluirao je da radi vrlo specifične zadatke iznimno učinkovito i s minimalnom potrošnjom energije.

Istraživači sada rade na razvoju čipa koji ne pokušava biti sve – umjesto toga, on je specijaliziran za snalaženje u prostoru koristeći podatke iz svjetlosnih senzora i brzinu kretanja. Takav pristup omogućuje znatno manju veličinu i potrošnju energije, a može se koristiti u aplikacijama poput ekoloških senzora ili malih, samostalnih robota.

Sinergija biologije i tehnologije

U timu koji radi na ovom projektu, biologe i inženjere okuplja zajednička vizija: razumjeti kako priroda kroz milijune godina evolucije razvija nevjerojatno učinkovite sustave, i te principe primijeniti u računalnoj tehnologiji. Profesorica Elisabetta Chicca s Univerziteta u Groningenu ističe da su pčelin mozak i njegove neuronske mreže izvrsna inspiracija jer priroda već nudi rješenja koja su kompaktna, energetski učinkovita i prilagodljiva.

Ovaj dijalog između biologije i računalnog dizajna koristi i jednoj i drugoj disciplini – biologija dobiva bolji uvid u samu strukturu mozga, dok tehnologija uči kako smanjiti potrošnju energije i povećati učinkovitost.

Tehnologija budućnosti: photonika i mini roboti

Umjesto klasičnih elektroničkih žica i signala, tim InsectNeuroNano koristi nanofotoničke sklopove – tehnologiju koja vodi svjetlost kroz ultra-male strukture na čipu. To omogućuje prijenos podataka korištenjem svjetlosnih valova, što dodatno smanjuje potrošnju energije i pojednostavljuje arhitekturu uređaja.

Dosadašnji rezultati u laboratoriju uključuju funkcionalne prototipove čipova koji oponašaju dio funkcija insekta, ali znanstvenici naglašavaju da će do praktične primjene proći još nekoliko godina. Cilj je razvoj sustava koji će jednog dana omogućiti izradu insekata-robota koji navigiraju poput pravih pčela, koristeći minimalnu energiju i bez težine modernih navigacijskih sustava.

Priroda kao uzor modernoj tehnologiji

Tko bi rekao da bi mozak jedne pčele mogao postati predložak za računalne čipove nove generacije? Proučavanje prirodnih sustava i njihovih sposobnosti otvara vrata inovacijama koje bi mogle transformirati područje računalne arhitekture, robotskih sustava i senzora utemeljenih na umjetnoj inteligenciji. Ovaj spoj biologije i tehnologije najavljuje uzbudljivu budućnost, inspiriranu naboljim rješenjima evolucije.