तपाईंको मस्तिष्कले जस्तै काम गर्ने ‘न्युरोमोर्फिक कम्प्युटर’, के होला रहस्य ?

काठमाडौं । हाम्रो मस्तिष्क अर्थात् ह्युमन ब्रेन कति तेज र कुशल भन्ने त तपाईं हामीले जानेकै छौं । यही मस्तिष्ककै कारण हामी हरेक काम सजिलै गर्न सक्षम हुन्छौं । यसैको माध्यमबाट हामी सिक्छौं, सम्झन्छौं र नयाँ–नयाँ अनुभव गर्छौं । हाम्रो यो मस्तिष्कमा करिब एक खर्ब बढी न्युरोन छन् । यी एक-अर्कासँग जोडिएर जटिल नेटवर्कका रूपमा रहेका हुन्छन् । यिनै नेटवर्कले हाम्रो सोच, भावना र व्यवहारलाई नियन्त्रण गर्ने गर्छन् ।

यस अद्भुत र जटिल नेटवर्कको बारेमा अझै धेरै कुरा जान्न बाँकी छ । त्यसैले वैज्ञानिकहरू लगातार नयाँ-नयाँ अनुसन्धानमा लागिरहेका छन् । त्यसमध्ये एउटा अनुसन्धान त यस्तो कृत्रिम मस्तिष्क बनाउनतिर केन्द्रित छ, जो मानव मस्तिष्क जस्तै तेज र कुशल होस् ।

के तपाईंलाई थाहा छ, यस्ता कृत्रिम मस्तिष्कलाई न्युरोमोर्फिक कम्प्युटर (Neuromorphic computing) भनिन्छ । यो यस्तो कम्प्युटर हो, जसले हाम्रो मस्तिष्क जस्तै काम गर्न प्रयास गर्छ । हाम्रो मस्तिष्कका न्युरोनहरूसँग मिल्दोजुल्दो रूपमा यसमा पनि स-साना युनिट हुन्छन् । जसलाई आर्टिफिसियल न्युरोन भनिन्छ । यी न्युरोन हाम्रो मस्तिष्कका न्युरोनसँग जस्तै आपसमा जोडिएका हुन्छन् र मिलेर काम गर्छन् ।

के तपाईं यस न्युरोमोर्फिक कम्प्युटरको बारेमा थप जान्न चाहनुहुन्छ ? यदि हो भने आज हामी त्यसैका बारेमा चर्चा गर्दैछौं । यस लेखमा हामी न्युरोमोर्फिक कम्प्युटर किन बनाइँदैछ ? परम्परागत कम्प्युटरभन्दा यो कसरी फरक छ ? यसले कसरी काम गर्छ ? किन यस्तो कम्प्युटरको आवश्यकता महसुस गरियो ? र यसका विभिन्न प्रकार के-के हुन् भन्नेमा चर्चा गर्छौं ।

यसलाई राम्रोसँग बुझ्न हामीले परम्परागत कम्प्युटर र न्युरोमोर्फिक कम्प्युटरबीचको फरक बुझ्नुपर्ने हुन्छ । परम्परागत कम्प्युटर एक पटकमा एउटा मात्र काम गर्छ । यो क्याल्कुलेटर जस्तै काम गर्छ र निर्देशनलाई चरणबद्ध रूपमा पालना गर्छ । नम्बरसँग सम्बन्धित काम र गणनामा त यस्तो कम्प्युटर निकै राम्रो हुन्छ । तर, तस्बिरहरू बुझ्न र मानिसहरूसँग कुराकानी गर्नमा यस्ता कम्प्युटर त्यति प्रभावकारी हुँदैनन् ।

अर्कोतर्फ न्युरोमोर्फिक कम्प्युटर हाम्रो मस्तिष्कजस्तै एकै पटक धेरै काम गर्न सक्षम हुन्छ । यो कम्प्युटर ढाँचाहरू (प्याटर्न) पहिचान गर्न र सिक्न अत्यन्त कुशल हुन्छ । भाषा बुझ्न र देखेका वस्तुलाई सजिलै बुझ्नसक्ने क्षमता पनि यस कम्प्युटरमा हुन्छ । ठ्याक्कै हाम्रो मस्तिष्क जस्तै ।

यो कम्प्युटर ऊर्जा खपतमा पनि निकै प्रभावकारी (एनर्जी इफिसियन्ट) हुन्छन् । आउने दिनमा यस्तो कम्प्युटरले ड्राइभर बिनै को गाडी चलाउन सक्छन् र डाक्टरलाई रोग पत्ता लगाउनमा पनि मद्दत गर्न सक्छ । यसको यही एडभान्समेन्ट स्पिड र स्मार्टनेसका कारण यो कम्प्युटरलाई अत्यन्त उपयोगी र प्रभावकारी मान्न थालिएको छ । त्यसैको परिणाम यसको माग पनि बढ्दै गएको छ ।

परम्परागत कम्प्युटरहरू धेरै क्षेत्रहरूमा प्रयोग हुन्छन् । तर, आर्टिफिसियल इन्टेलिजेन्स, रोबोटिक्स र न्युरोसाइन्स जस्ता क्षेत्रमा काम गर्नका लागि न्युरोमोर्फिक कम्प्युटरको आवश्यकता पर्छ ।

अब न्युरोमोर्फिक कम्प्युटर किन बनाइँदैछन् भन्ने कुरा बुझिसकेपछि यसलाई अझ राम्रोसँग बुझ्नका लागि एउटा उदाहरण हेरौं । मान्नुस् तपाईंले एउटा तस्बिरमा बिरालो चिन्नु छ । तपाईं तस्बिर हेर्नासाथ भन्नुहुन्छ, “यो त बिरालो हो ।” तर, तपाईंको मस्तिष्कले यो कसरी गर्छ ?

यसका लागि मानव मस्तिष्कले सबैभन्दा पहिले त्यो तस्बिरलाई साना–साना भागहरूमा अर्थात् पिक्सेलमा टुक्रयाउँछ । जस्तै आँखा, नाक, कान, पुच्छर आदि । त्यसपछि ती भागको तुलना मस्तिष्कमा पहिले देखिएका बिरालोका तस्बिरहरूसँग गर्छ । यदि ती भागहरूको धेरैजसो मेल खाए भने मस्तिष्कले निर्णय गर्छ, “यो त बिरालो हो ।” ठीक यसैगरी न्युरोमॉर्फिक कम्प्युटरले पनि काम गर्छ ।

तर, कम्प्युटर ल्याङ्ग्वेजमा यसका लागि डेटा इनपुट गरिन्छ । अर्थात् यस कम्प्युटरलाई तस्बिर प्रदान गरिन्छ । त्यसपछि तस्बिरका विभिन्न भागलाई हेरेर कम्प्युटरभित्रका आर्टिफिसियल न्युरोनहरू सक्रिय हुन्छन् । र ती न्युरोनबीचको कनेक्सन (सिनेप्स)को बलियोपन परिवर्तन हुन्छ । यदि कुनै न्युरोन बारम्बार एकैसाथ सक्रिय भए भने ती बीचको सिनेप्स बलियो बन्छ ।

यी सक्रिय न्युरोनहरूको ढाँचालाई (प्याटर्न) हेरेर न्युरोमोर्फिक कम्प्युटर यो तस्बिर बिरालोको हो कि होइन भन्ने निर्णय गर्छ । यदि ढाँचा (प्याटर्न) बिरालोको ढाँचासँग मिल्यो भने कम्प्युटर ‘यो  बिरालो हो ।” भन्छ । यसरी न्युरोमोर्फिक कम्प्युटर पनि हाम्रो मस्तिष्कजस्तै ढाँचाहरू चिन्न सक्षम हुन्छ ।

यसलाई अर्को उदाहरणबाट बुझौं । मान्नुस् तपाईं एउटा वाक्यलाई अङ्ग्रेजीबाट नेपालीमा अनुवाद गर्न खोजिरहनु भएको छ । यसका लागि न्युरोमोर्फिक कम्प्युटरले अङ्ग्रेजी शब्दलाई ससाना भागमा तोड्छ । त्यसपछि ती भागको नेपाली शब्दहरूसँग दाँज्छ । यो कम्प्युटरले एउटा ठूलो डेटाबेस प्रयोग गर्छ जसमा अङ्ग्रेजी र नेपाली शब्दहरूबीचको सम्बन्ध हुन्छ । यसको सहयोगले तपाईं भाषा अनुवाद गर्न सक्नुहुन्छ ।

यो त न्युरोमोर्फिक कम्प्युटिङका केही उदाहरण मात्रै हुन् । जति छिटो यो प्रविधि विकसित हुँदैछ भविष्यमा हामी अझ शक्तिशाली र लचिलो न्युरोमोर्फिक कम्प्युटरहरू देख्न सक्नेछौं ।

यो कम्प्युटर स्वचालित गाडी (सेल्फ-ड्राइभिङ कार) चलाउने चालकको भुमिकामा देखिनेछन् । रोबोटिक्स क्षेत्रमा मानिसहरूसँग अन्तरक्रिया गर्ने र तिनका भावनाहरू बुझ्ने क्षमतासहित देखा पर्नेछन् ।

मेडिकल क्षेत्रमा यी न्युरोमोर्फिक कम्प्युटरहरूले एमआरआई र सिटी स्क्यानको विश्लेषण गरी धेरै छिटो र सटीक रूपमा रोगको पहिचान गर्नेछन् । नयाँ औषधि विकास गर्नमा पनि ठूलो सहयोग पुर्‍याउनेछन् ।

यस बाहेक यो कम्प्युटर शिक्षा, उत्पादन, वित्त, र सुरक्षा जस्ता धेरै क्षेत्रमा उपयोगी साबित हुनेछ । 

न्युरोमोर्फिक कम्प्युटर धेरै प्रकारका हुन्छ । यसका मुख्य तीन प्रकार स्पाइक बेस्ड न्युरोमोर्फिक कम्प्युटर, रेट बेस्ड न्युरोमोर्फिक कम्प्युटर र हाइब्रिड न्युरोमोर्फिक कम्प्युटर हुन् । स्पाइक बेस्ड न्युरोमोर्फिक कम्प्युटरले हाम्रो मस्तिष्कका न्युरोन जस्तै काम गर्छ । हाम्रो मस्तिष्कले हसरी इलेक्ट्रिकल इम्पल्स (स्पाइक्स) मार्फत सूचना आदान-प्रदान गर्छ त्यसरी नै यो कम्प्युटरले पनि सूचना आदानप्रदान गर्छ । जब न्युरोन उत्तेजित हुन्छ त्यसले एक स्पाइक उत्पन्न गर्छ । जुन अन्य न्युरोन्समा पठाइन्छ । यही स्काइक त्यही भाषा हो जसमा हाम्रो मस्तिष्क सोच्छ, सिक्छ र याद गर्छ । 

आईबीएमको ट्रु नर्थ र इन्टेलको लोही टु यस्तै प्रकारका कम्प्युटरको उदाहरण हो । अब कुरा गरौं रेट बेस्ड न्युरोमोर्फिक कम्प्युटरको । यो कम्प्युटर न्युरोन्सको फायरिङ रेट अर्थात् एक निश्चित समयमा पठाइएका स्पाइक्सको संख्यामा आधारित हुन्छ । यो कम्प्युटर बुझ्न र लागू गर्न सरल हुन्छ । र केही अवस्थामा अधिक प्रभावकारी पनि हुन सक्छ । एचआरएल ल्याबको न्युरोग्रिड यसको उदाहरण हो । र, हाइब्रिड न्युरोमोर्फिक कम्प्युटर स्पाइक बेस्ड र रेट बेस्ड कम्प्युटिङको संयोजनमा काम गर्छ । जसका कारण यो कम्प्युटर अधिक शक्तिशाली र फ्लेक्जिबल हुन्छ । आईबीएमको सिनेप्स यसको उदाहरण हो ।

यी तीन प्रकारका अतिरिक्त हार्डवेयर इम्प्लीमेन्टेसनको आधारमा हालका न्युरोमोर्फिक कम्प्युटर दुई प्रकारका हुन्छन् । ति हुन् एनालग र डिजिटल । एनालग कम्प्युटर मानव मस्तिष्कको नकल गर्ने प्रयास गर्छ । ठीक त्यस्तै जस्तो कसैले चित्रकलाको नकल गर्छ । यस कम्प्युटरले न्युरोनहरूबीचको सिग्नलिङ, प्लास्टिसिटी र अन्य जैविक प्रक्रियाको नक्कल गर्ने प्रयास गर्छ । यो कम्प्युटर डिजाइन गर्न धेरै कठिन हुन्छ । 

अर्कोतर्फ डिजिटल कम्प्युटर मानव मस्तिष्क जस्तो काम गर्नको लागि एक ब्लुप्रिन्टको प्रयोग गर्छ । जस्तै कुनै भवनको ब्लुप्रिन्ट हुन्छ । यो कम्प्युटर अधिक सटीक हुन्छन् । तर एनालग कम्प्युटर जति जैविक हुँदैन । यसै कारण भविष्यमा यी दुवै प्रकारका न्युरोमोर्फिक कम्प्युटरलाई एकसाथ काम गर्न देख्न सकिन्छ ।

अब यो सबै पढिसकेपछि तपाईंलाई सायद यो नयाँ प्रविधि निकै चमत्कारी जस्तो लाग्न सक्छ । तर तपाईंलाई यो पनि थाहा हुन आवश्यक छ कि यो न्युरोमोर्फिक कम्प्युटरको विचार निकै पुरानो हो । सन् १९८० को दशकमा वैज्ञानिकले हाम्रो मस्तिष्कको बारेमा अझ बढी बुझ्न थाले । र मानव मस्तिष्कले कसरी सोच्ने, सिक्ने र सम्झने काम गर्छ भन्नेबारे अध्ययन गर्न थाले ।

मस्तिष्कमा रहेका न्युरोन र सिनेप्सलाई हेरेर उनीहरूले के सोचे भने यदि हामी कम्प्युटरलाई यस्तै बनाउन सक्यौं भने त तिनीहरूले पनि हाम्रो मस्तिष्क जस्तो सोच्न सक्नेछन् र हामीलाई धेरै मद्दत पुर्‍याउन सक्नेछन् । यहींबाट यो अवधारणा सुरु भएको मानिन्छ । आज न्युरोमोर्फिक कम्प्युटर प्रारम्भिक चरणमा छ ।

त्यसैले प्रायः यी कम्प्युटरहरू प्रयोगशालामा मात्र छन् । यो त्यस्तै हो जस्तो तपाईंले एउटा नयाँ प्रकारको कार बनाउनु भएको छ तर तपाईंले त्यसलाई अझै सडकमा चलाउनुभएको छैन । त्यो तपाईंले केवल तपाईंको कारखानामा चलाउनु भएको छ । 

यस्ता कम्प्युटरको विकास निकै तीव्र गतिमा भइरहेको छ । र यी कम्प्युटरलाई अझ राम्रो बनाउने प्रयास भइरहेको छ । यद्यपि आर्टिफिसियल इन्टेलिजेन्स र मसिन लर्निङ जस्ता केही क्षेत्रहरूमा यस्ता कम्प्युटरको प्रयोग सुरु भइसकेको छ । आईबीएम, इन्टेल, गुगल जस्ता कम्पनीहरूले यसमा धेरै लगानी पनि गरिरहेका छन् । तर, यी कम्प्युटरहरू अझै आफ्नो प्रारम्भिक चरणमा छन् ।

साथै ती धेरै महँगो पनि छन् र तिनीहरूको सफ्टवेयर र हार्डवेयर दुवैमा अझै धेरै विकासको आवश्यकता छ । किनकि मानव मस्तिष्क जस्तो जटिल संरचनालाई पूर्ण रूपमा नक्कल गर्नु अत्यन्तै चुनौतीपूर्ण छ । त्यसैले यसलाई हाम्रो वरिपरि ल्याउन अझै केही समय लाग्नेछ ।

पछिल्लो अध्यावधिक: मंसिर १५, २०८१ १५:४३

टिप्पणीहरू