*arı gibi düşünmek*
 

ARI GİBİ DÜŞÜNMEK

DR.YUNUS KAAN TRUVALI


Günümüzde zaman geçmiyor ki bilgisayar alanında yeni bir gelişme haberi alınmasın. Artık bilim adamları, hayvanlardaki beyin ve sinir sistemlerini taklid edilebilirse, geleceğin bilgisayarlarının geliştirileceğine inanmaktadır. Zürih’deki Nöroinformatik Enstitüsü’nün araştırmacılarından biri olan Rodney Douglas, bal arısının beyin fonksiyonlarından çok etkilendiğini belirtmektedir. Küçücük bir bal arısı, kendisini kat kat aşan yeteneklerle donatılmıştır. Dünyaya gelir gelmez uçmayı öğrenmesi, yön bulma konusundaki hayranlık uyandıran yeteneği, gelişmiş patern tanıma özelliği, ve iletişim kabiliyetleri göz önüne alındığında, bal arılarından öğrenmemiz gereken çok şey olduğu görülmektedir. İlk bakışta bunlar bir zooloğun ifadelerine benzemektedir. Halbuki Rodney Douglas ve onun çalışma arkadaşları bu enstitüde hayvanlar üzerine değil, bilgisayarın temel yapıtaşı olan silikon devreler üzerine araştırma yapmaktadır. Douglas nöromorfik mühendislik olarak adlandırılan dalda dünyaca meşhur bilim adamlarındandır. Nöromorfik mühendislik sahasında çalışanlar, hayvanlardaki beyin fonksiyonlarını taklid ederek yeni mikroelektronik devreler oluşturmak için çaba sarfetmektedir.

Günümüzde dijital bilgisayarlar hesap yapmak için mükemmeldir. Ancak hayvanlar küçük ama son derece gelişmiş beyin ve sinir sistemleriyle doğada inanılmaz etkileşimleri ve fonksiyonları gerçekleştirebilmektedir. O zaman neden tabiattaki örneklerden faydalanarak elde ettiğimiz bilgileri, çok daha gelişmiş bilgisayar sistemleri üretemek için kullanmayalım? İşte nöromorfik mühendislikle uğraşanların amacı bunu başarmaktır. Massachusetts Institute of Technology’ de çalışan elektronik mühendisi Rahul Sarpeshkar, hayvanlar dünyasında acayip görünüşlü küçük böceklerin beyninin bilgisayarlardan çok daha üstün şekilde çalıştığını ve bunu inceleyerek benzer özelliklere sahip sistemleri elektronik dünyasında gerçekleştirmenin mümkün olduğunu belirtmektedir.

Hayvanlardaki mükemmel beyin fonksiyonlarını taklid etme fikri 1940’lara dayanmaktadır. Bu amaçla yapay nöral networkler geliştirmistir. Bu sistemler nöronları taklid ederek onlardaki fonksiyonları bilgisayar ortamına aktarmak amacıyla ortaya çıkarılmıştır. Nöral networkler gerçek anlamda 1980’li yıllarda günlük hayata geçmeye başladı. Bu sisteme patern tanıma özelliğinin geliştirilip eklenmesiyle önemli bir adım atılmış oldu. Patern tanımayı daha iyi anlamak için attığımız imzalar güzel bir örnektir. İmzalar her defasında farklı bir şekilde atılır. Bu sebeple bir imzanın aynı kişiye ait olduğunu bilgisayara tanıtmak önemli bir problemdir. İşte nöral networkingle nöron fonksiyonlarının taklid edilmesi sayesinde bu problem aşılabilmiştir.

Günümüze kadar yapılan bilgisayarlar gibi ilk yapılan nöral networkler de temel yapıtaşı olarak silikon maddesini kullanmışlardır. Nöronlara benzer geliştirilen bu ilk networklerin en önemli problemlerinden birisi her elektrik kesintisinde nöronal yapılar arasındaki elektrik şarjlarının sıfırlanması ve dolayısıyla networklerin öğrendiği şeyleri unutması olmuştur. Nöromorfik mühendislerinin öncüleri için bu büyük bir problemdi. O nedenle silikonla devam etmek yerine normal bilgisayarlarda yeni yazılımlar kullanarak nöral network fonksiyonları oluşturulmaya çalışılmıştır. Ancak bu şekilde bilgisayarlar biyolojik sistemlere göre hem daha fazla enerji harcamakta hem de çok daha yavaş çalışmaktadır. Bu problemi aşmak için 1980’lerde yapılan araştırmalar sonucunda nöromorfik mühendislikte büyük bir devrim olarak sayılan analog elektronik devreler geliştirilmiştir. Analog devreler, şu ana kadar normal bilgisayarlarda kullandığımız 0 ve 1 rakamlarına dayanan binary sistemin (ikili rakam sistemi) yerine değişik rakamları, yani değişik voltajları koruyarak temsil edebilmektedir. Bu alandaki gelişmeler sayesinde analog devreler artık hayvan beynine benzer bir biçimde hafıza özelliğine de sahip olabilmiştir.

Analog devre sistemlerinin günlük hayata uygulamaları görme fonksiyonunun taklid edilmesi çalışmaları ile girmiştir. Araştırmacılar retina fonksiyonlarını belli bir ölçüde taklid eden nöromorfik çipleri üretebilmiştir. Bu sayede bilgisayarlar patern tanıma özelliğini çok daha hızlı ve daha az enerji harcayarak gerçekleştirebilme özelliğine kavuşabilecektir. Diğer bir pratik uygulama da iç kulak fonksiyonunu, yani işitmeyi sağlayan kokleayı taklid eden yapay koklealar üretilmesi yolunda atılan önemli adımlar olmuştur. İleride analog devrelerin omurilikdeki sinir fonksiyonları taklid edilerek felçli insanların tekrar yürümeye başlayabilmesinin sağlanabileceğine de inanılmaktadır.

Bu gibi gelişmeler ışığında, Rabbimizin bizim emrimize verdiği görme, işitme gibi nice nimetin ne kadar kompleks ve mükemmel sistemler sayesinde gerçekleştiğini çok daha iyi anlıyoruz.

Kaynaklar:

Nature 29 Mart 2001 sayısındaki "Think like a bee" (syf.510-512) başlıklı yazıdan derlenmiştir.