حاسوب بلا دوائر إلكترونية، يفكر عبر مئات الجسيمات داخل سائل

لا يحتاج الحاسوب بالضرورة إلى ترانزستورات أو شرائح سيليكون، بل قد لا تكون أجزاؤه الحسابية صلبة أصلاً. فقد عرض باحثون في ألمانيا آلة تنفذ حسابات مفيدة عبر مئات الجسيمات المجهرية التي تدور داخل سائل وتؤثر في بعضها بواسطة تدفقات دقيقة.

الرقم الأهم
استخدمت المنصة 400 جسيم متفاعل، ما سمح لمئات العناصر الفيزيائية بمعالجة الإشارة بالتوازي.

الحوسبة بالحركة بدلاً من المفاتيح

تتحكم المعالجات التقليدية في مليارات الترانزستورات عبر عمليات محددة بدقة. أما الجهاز الجديد فيترك لنظام فيزيائي معقد مهمة التفاعل الطبيعي مع المعلومات، ثم يتعلم الباحثون كيف يقرأون الحركة الناتجة.

نشرت الدراسة في دورية Communications AI & Computing في 23 يوليو 2026، وقادها باحثون من جامعتي كونستانس وشتوتغارت. وضع الفريق جسيمات سيليكا مجهرية في سائل، وغطى نصف كل جسيم بطبقة رقيقة تمتص الضوء.

يسخن شعاع ليزر الجانب المغطى فيدفع الجسيم. ويؤدي تأخر صغير في نظام التوجيه إلى دوران الجسيم حول نقطة مستهدفة. وعندما رتبت الجسيمات في شبكة سداسية، ربطت التدفقات التي صنعتها في السائل حركة الجسيمات المتجاورة.

كيف يتحول السائل إلى شبكة حسابية؟

تسمى الفكرة الحوسبة الخزانية الفيزيائية (Physical Reservoir Computing). فبدلاً من تدريب كل اتصال داخل شبكة عصبية، تدخل البيانات إلى نظام معقد بطبيعته، ثم تحولها ديناميكياته إلى تمثيل غني، ولا يحتاج التدريب سوى طبقة بسيطة تقرأ النتيجة.

في التجربة، غيرت الإشارة مواقع الأهداف التي تدور حولها الجسيمات. وتحولت مواقع الجسيمات وسرعاتها إلى صورة متغيرة للمعلومات، ثم جمع الباحثون قياسات مختارة لإنتاج التوقع.

السائل هنا ليس وعاء فقط، إذ تنقل تدفقاته التأثير بين الجسيمات وتمنح الشبكة ذاكرة قصيرة وسلوكاً غير خطي. واستطاع الفريق تعديل قوة التفاعل ومدة الاحتفاظ بأثر المدخل السابق عبر تغيير المسافات والتخميد.

ماذا استطاع الجهاز أن يفعل؟

توقع النظام سلسلتين زمنيتين فوضويتين تستخدمان لاختبار طرق الحوسبة، ومنهما إشارة Mackey-Glass. وفي إعداد معين بلغ الخطأ المعياري لتوقع خطوة واحدة قرابة 0.1. تحقق منصات أقدم نتائج أفضل، لكن هذا الأداء صدر عن نوع جديد من الأنظمة المادية.

أضاف الباحثون أيضاً اضطرابات إلى الإشارة. اكتشف النظام النبضات الواضحة بدرجة F1 بلغت 0.98، ثم كشف تغيرات أدق بدرجة 0.90. صممت تلك التغيرات بحيث يبدو القياس اللحظي طبيعياً، بينما ينقطع ترابطه مع التاريخ السابق.

هذا الاختبار مهم لأن التحذيرات الواقعية ليست دائماً قفزة واضحة في الرقم. فقد يحتاج الحساس إلى ملاحظة أن تاريخ النمط تغير، حتى لو بدا آخر قياس عادياً.

أين يمكن أن تفيد الفكرة؟

قد تخدم الحوسبة الفيزيائية الأجهزة الموجودة قرب مصدر البيانات. فمن الممكن أن تستخدم مادة الحساس ديناميكيتها لتصفية الإشارة واكتشاف الحدث غير العادي، ثم ترسل النتيجة المهمة فقط بدلاً من بث البيانات الخام كلها.

تشمل الاستخدامات المحتملة مراقبة الآلات والإشارات الحيوية والبيئة والروبوتات المجهرية. لم تنفذ الدراسة هذه التطبيقات، لكنها برهنت أن المادة النشطة المتفاعلة توفر معالجة متوازية وذاكرة قصيرة حقيقيتين.

ما الخطوة التالية؟

يقترح الباحثون استخدام مواد نشطة تعمل بآليات أبسط من توجيه الليزر. كما ينبغي دمج الاستشعار والحوسبة في جهاز صغير، واختبار إشارات حقيقية، وقياس استهلاك المنظومة كلها لا حركة الجسيمات وحدها.

لا تعني التجربة أن السائل سيحل محل الحاسوب المحمول. أهميتها أنها توسع معنى الحوسبة، فعندما تمتلك المادة ذاكرة وتفاعلاً وسلوكاً معقداً، يمكن للحاسوب استغلال هذه الصفات بدلاً من إعادة بنائها بالكامل في البرمجيات.