دوائر الحوسبة البيولوجية المتجسدة المتسلسلة مع معالجة البيانات والتخزين لأعصاب على رقاقة

مع اقتراب الحوسبة التقليدية المعتمدة على السيليكون من حدودها الفيزيائية والكفاءة، تبرز الحوسبة البيولوجية كبديل واعد. تستخدم هذه المقاربة المواد الحيوية مثل الحمض النووي والأعصاب كبديل مثير لمعالجة البيانات والتخزين. تستكشف هذه الدراسة إمكانيات الحوسبة البيولوجية العصبية لمنافسة الأنظمة المعتمدة على السيليكون. نستعرض البوابات المنطقية العصبية والدارات المتسلسلة التي تحاكي بنى الحاسوب التقليدية. من خلال النمذجة الرياضية، والتحسين، ومحاكاة الحاسوب، نثبت القدرات التشغيلية للدارات المتسلسلة العصبية. تشمل هذه الدارات بوابة NAND عصبية، ومفتاح SR Latch، ووحدات ذاكرة D flip-flop. تتضمن مقاربتنا التلاعب في تواصل الأعصاب، والتوصيل التشابكي، ووسائد النبض، وأنواع الأعصاب، وتصاميم محددة لتوبولوجيا الشبكات العصبية. تُظهر التجارب جدوى ترميز المعلومات الثنائية باستخدام أنماط النشاط العصبي وتجاوز صعوبات التزامن باستخدام وسائد عصبية واستراتيجيات تثبيط. تؤكد نتائجنا فعالية وقابلية توسيع الدارات المنطقية العصبية، مما يُظهر أنها تحافظ على عبء استقلابي ثابت حتى في تهيئات تخزين البيانات المعقدة. لا تُظهر دراستنا فقط مفهوم الحوسبة البيولوجية المتجسدة عن طريق التلاعب بخصائص الأعصاب لمعالجة الإشارات الرقمية، بل تؤسس أيضًا لأسس تقنيات الحوسبة البيولوجية المتطورة. تفتح تصاميمنا إمكانيات لاستخدام الأعصاب كحلول حاسوبية ذات كفاءة في استخدام الطاقة. تتمتع هذه الحلول بالقدرة على أن تصبح بديلًا للأنظمة المعتمدة على السيليكون من خلال توفير بديل محايد للكربون وقابل حيويًا.