নিউরোমরফিক ইঞ্জিনিয়ারিং ও ব্রেন-মেশিন ইন্টারফেস (পর্ব ০১): জৈবিক বনাম সিলিকন কম্পিউটেশন: ভন নিউম্যান বটলনেক, শক্তি দক্ষতা ও ইভেন্ট-চালিত গতিবিদ্যা

আধুনিক কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা প্রচলিত ডিজিটাল প্রসেসরের (CPU, GPU ও TPU) উপর নির্ভরশীল। এই সিস্টেমগুলো নির্দিষ্ট কিছু কাজে মানুষের চেয়ে উন্নত ফলাফল অর্জন করলেও তাদের পরিচালনায় শত শত কিলোওয়াট থেকে মেগাওয়াট বিদ্যুৎ শক্তি অপচয় হয়। বিপরীতে, মানব মস্তিষ্ক মাত্র ২০ ওয়াট শক্তিতে কাজ করে একই সাথে রিয়েল-টাইম বহু-মাত্রিক সংবেদনশীলতা, অঙ্গপ্রত্যঙ্গ নিয়ন্ত্রণ, চিন্তা এবং নিরবচ্ছিন্ন শিখন পরিচালনা করে। এই সাত-দশমিক পার্থক্যের সমাধান খুঁজতেই উৎপত্তি হয়েছে নিউরোমরফিক ইঞ্জিনিয়ারিং-এর।

১. ভন নিউম্যান বটলনেক ও মেমরি বিচ্ছেদ

১৯৪৫ সালে জন ভন নিউম্যান কর্তৃক প্রস্তাবিত আর্কিটেকচারে গণনা (CPU) এবং তথ্য সংরক্ষণ (RAM) সম্পূর্ণ আলাদা থাকে। এদের মধ্যকার বাস (Bus) দিয়ে ডেটা আনা-নেওয়া করতে গিয়েই ৯০% শক্তি অপচয় হয়, যা ভন নিউম্যান মেমরি ওয়াল নামে পরিচিত।

২. জৈবিক ইন-মেমরি কম্পিউটিং

মানব মস্তিষ্কে ৮৬ বিলিয়ন নিউরন এবং প্রায় (10^{15}) টি সিন্যাপস রয়েছে। এতে কোনো কেন্দ্রীয় CPU বা আলাদা মেমরি ড্রাইভ নেই। প্রতিটি সিন্যাপস একই সাথে মেমরি এবং অ্যানালগ প্রসেসর হিসেবে কাজ করে। ফলে ডেটা আদান-প্রদানের শক্তি অপচয় প্রায় শূন্যে নেমে আসে।

৩. অ্যাসিনক্রোনাস ইভেন্ট-চালিত কম্পিউটেশন

ডিজিটাল কম্পিউটার গিগাহার্টজ ক্লকের উপর নির্ভর করে প্রতি মুহূর্তে কোটি কোটি ট্রানজিস্টর অন-অফ করে শক্তি অপচয় করে। অন্যদিকে মস্তিষ্কে কোনো গ্লোবাল ক্লক নেই; এটি সম্পূর্ণ অ্যাসিনক্রোনাস বা ইভেন্ট-চালিত (Event-driven)। কোনো তথ্য এলে কেবল তখনই নিউরন সক্রিয় হয় এবং স্পাইক তৈরি করে, অন্যথায় এটি সম্পূর্ণ সুপ্ত থাকে। এই নীতি প্রয়োগ করেই নিউরোমরফিক সিলিকন চিপ প্রস্তুত করা হয়।

শাকিল মাহমুদ সজল

সফটওয়্যার প্রকৌশলী ও লেখক, ঢাকা, বাংলাদেশ। কম্পিউটার বিজ্ঞান, পদার্থবিজ্ঞান, ইতিহাস ও ভাবনার সমন্বয়ে ব্যক্তিগত নোট ও প্রবন্ধ সংকলন।