السلوك الزمني المكاني في أنظمة الحوسبة المشابهة للبيولوجيا

الملخص: أدت الزيادة في الطلب على مواجهة "البيانات الضخمة" (المعتمدة على الذكاء الاصطناعي أو المساعدة به) والاهتمام بفهم عملية دماغنا بشكل أكثر شمولاً إلى تحفيز الجهود لبناء أنظمة حوسبة مشابهة للبيولوجيا من مكونات تقليدية غير مكلفة وبناء أنظمة حوسبية مختلفة ("نيورو-مورفيك"). من جهة، تتطلب هذه الأنظمة عددًا غير عادي من المعالجات، مما يؤدي إلى قيود في الأداء وتحوير غير خطي. من جهة أخرى، تختلف العمليات العصبية بشكل كبير عن الأحمال التقليدية. يتم تجاهل زمن التوصيل (زمن النقل) في كل من الحوسبة التقليدية ونماذج الحوسبة "الزمانية المكانية" للشبكات العصبية، على الرغم من أن فون نيومان حذر: "في النظام العصبي البشري، قد تكون أوقات التوصيل على الخطوط (الأكسونات) أطول من التأخيرات المشبكية، وبالتالي فإن إجراءنا أعلاه بتجاهلها جانب τ زمن المعالجة سيكون غير صحيح" 1، القسم 6.3. هذه الاختلافات وحدها تجعل محاكاة السلوك البيولوجي في التطبيق الفني أمرًا صعبًا. بالإضافة إلى ذلك، فإن القضايا الحديثة في الحوسبة أظهرت أن السلوك الزمني هو سمة عامة لأنظمة الحوسبة أيضًا. تم بالفعل ملاحظة بعض آثارها في كل من الأنظمة البيولوجية والفنية. بدلاً من تقديم بعض النماذج "التي تبدو مشابهة"، يُقترح هنا التعامل الصحيح مع زمن النقل. تقديم المنطق الزمني، استنادًا إلى تحويل مينكوفسكي، يوفر رؤى كمية لعمليات كلا نوعي أنظمة الحوسبة، ويوفر أيضًا تفسيرًا طبيعيًا للظواهر التجريبية التي مضى عليها عقود. بدون اعتبار سلوكها الزمني بشكل صحيح، لا يمكن أن يكون هناك تنفيذ فعال أو تقليد حقيقي للأنظمة العصبية البيولوجية.