اختصاصی شبکه علمی ثریا- با مدلسازی ریاضی، یک تیم تحقیقاتی در حال حاضر موفق به درک بهتری شده است که چگونه حالت کار بهینه مغز انسان، به نام حالت بحرانی، به دست می آید. نتایج آنها به معنای گامی مهم به سمت پردازش اطلاعات با الهام از موقعیت بیولوژیکی و فناوری‌های رایانه‌ای جدید و بسیار کارآمد است و در گزارش‌های علمی منتشر شده است. در کارهای خاص به عنوان مثال در زمینه هوش مصنوعی، ابررایانه‌ها بهتر از انسان‌ها هستند. اما آنها نمی‌توانند انواع وظایف را در زندگی روزمره مثل ، ابتدا رانندگی کردن با ماشین، سپس ساخت موسیقی و گفتن داستان را مدیریت کند. علاوه بر این، رایانه‌ها و تلفن‌های هوشمند امروزی هنوز مقدار زیادی انرژی مصرف می‌کنند.
اینها هیچ فناوری پایداری نیستند، در حالی که مغز ما در زندگی روزمره فقط 25 وات مصرف می کند. توسعه اجزای الکترونیکی جدید برای معماری‌های کامپیوتری با انرژی کارآمدتر است. برای این منظور، اتحاد مهندسی، زندگی و علوم طبیعی به بررسی چگونگی عملکرد مغز انسان و چگونگی توسعه آن می پردازد.
امکان داشتن بهترین عملکرد
پردازش اطلاعات در مغز بر اساس شبکه ای از حدود ۸۶ میلیارد نورون است. آنها اطلاعات را به شکل پالس های ولتاژ از طریق سیناپس ها و آکسون ها به طور همزمان یا مستقل از یکدیگر (همگام سازی) منتقل می کنند. بر اساس پایان نامه ای (فرضیه مهم مغز)، مغز ما زمانی که در "انتقال فاز" قرار می گیرد، اطلاعات را به سریع ترین و کارآمدترین شکل پردازش می کند. این حالت میانی، به اصطلاح «بحرانیت» را می‌توان با استفاده از تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI) یا الکتروانسفالوگرافی (EEG) تشخیص داد. در این حالت بسیار پیچیده، مغز می تواند به طور خاص و به طرق مختلف نسبت به تأثیرات خارجی واکنش نشان دهد، به همین دلیل است که همیشه سعی می کند به این حالت دست یابد.
مغز به هرج و مرج در اینجا نزدیک است
حتی محرک های خارجی کوچک به طور ناگهانی باعث تشویش کل مجموعه های عصبی می شوند. اطلاعات به سرعت پخش می شود و بنابراین می‌تواند به راحتی حتی به مناطقی از مغز که از هم دور هستند منتقل شود. این امکان طیف وسیعی از واکنش ها را فراهم می کند.
شبیه سازی شده در یک شبکه مصنوعی
دانشمندان در CAU در انتشار فعلی خود بررسی کردند که چگونه این حالت بحرانی در شبکه های عصبی و همچنین شبکه های مصنوعی پدیدار می شود. تا به حال، فرض بر این بود که این یک "انتقاد خود سازمان یافته" است که مکانیسم های مغز به تنهایی مسئول آن هستند. یکی از اعضای CRC می‌گوید: «با این حال، ما توانستیم برای اولین بار نشان دهیم که تأثیرات خارجی، یعنی خود محیط، منجر به «تحمیل» این حالت بر شبکه‌های مغز می‌شود.
برای انجام این کار، این تیم مدلسازی ریاضی را در شبکه‌ای مصنوعی از نوسانگرهای غیرخطی اعمال کردند. مشابه نورون‌ها در یک شبکه عصبی، این مدارها پالس‌های ولتاژ دوره‌ای تولید می‌کنند که می‌توانند همگام شوند. علاوه بر این، اتصالات بین اسیلاتورها می تواند تغییر کند. این تیم تحقیقاتی نحوه اتصال نوسانگرها در طول زمان و تعامل آنها با محیط را شبیه سازی کردند تا وظایف را تا حد امکان سریع و کارآمد حل کنند.این شبکه بارها و بارها به وضعیت بحرانی، مشابه وضعیت مغز دست یافته است.