طوّر علماء في جامعة فيتواترسراند (Wits) نظاماً يسمّونه «الدماغ على الضوء». وهو يتعرّف على معلومات خفية في أنماط ضوئية معقّدة، وقد يُسرّع أنظمة الاتصال المستقبلية.
نُشر البحث في Nature Communications. وقاد العمل طالب الماجستير هادريان بيزيودنهاوت بمشاركة كايد بيترز وراما ناندان كومار. وأشرف على المشروع الدكتور آيزاك نايب والأستاذ أندرو فوربس من مختبر الضوء المهيكل في Wits.
يستخدم النظام مبادئ الذكاء الاصطناعي والفيزياء. يحمل الضوء البيانات في أشكال خاصة تشبه حروف الأبجدية. وتكمن المشكلة في قراءة هذه الأنماط بسرعة، خصوصاً عندما تتشوّه أثناء الإرسال.
فبدلاً من التصوير التفصيلي ومعالجة آلاف النقاط، يُمرَّر الضوء عبر طبقات خاصة توجّهه نحو الكواشف. وموضع سقوط الضوء يكشف المعلومات المطلوبة. ويشبّه العلماء ذلك بحساب اللفّات في شريط ملتوٍ، حتى لو كان مثنياً بطرق مختلفة: المهم هو الطوبولوجيا، لا كل ثنية.
وبعد التدريب على 15 مثالاً فقط، تعرّف النظام بنجاح على 81 بنية ضوئية مختلفة، بما في ذلك بنى لم يصادفها من قبل. وظلّ يعمل حتى عند إضافة ضجيج إلى الكواشف.
يقول نايب: «لا يكون إنشاء أنماط ضوئية للاتصالات مفيداً إلا حين نستطيع قراءتها بالسرعة نفسها التي ننشئها بها». فكيف يتعامل النظام الضوئي مع التشوّه والضجيج دون حسابات معقّدة؟
ويشدّد الأستاذ بنجامين روسمان، مدير معهد MIND، على قيمة النهج متعدد التخصصات: فالجمع بين أفكار الذكاء الاصطناعي والفيزياء الأساسية يفتح طرقاً جديدة لمعالجة المعلومات. ويضيف الأستاذ فوربس أن العمل يساعد في حلّ مهمة رئيسية للشبكات الكمومية والكلاسيكية المستقبلية، وهي القراءة العملية للبنى الطوبولوجية للضوء.
ويرى نايب آفاقاً تتجاوز الاتصالات: في التقنيات الكمومية، حيث يكون استخراج البيانات من الفوتونات المفردة بالغ الصعوبة. ويُظهر البحث كيف يمكن للذكاء البصري أن يساعد في هذه المجالات.
