Günümüzde GPS sırf istikamet bulmayı kolaylaştıran bir araç değil. Akıllı telefonlardan araçlara, dronlardan giyilebilir teknolojilere kadar sayısız aygıt, pozisyon bilgisine dayalı karmaşık hesaplamalar sayesinde çalışıyor. Bu sistemlerin ardındaki süreç gücü ise birden fazla vakit aygıtların kendisinden çok daha büyük altyapılara dayanıyor. Pekala, bu hesaplama ve karar verme sürecinin bir kısmı, tohum tanesi büyüklüğünde ve sırf mikrowatt düzeyinde güç tüketen bir çiple direkt cihazın üzerinde yapılabilseydi? Bilim insanları bu sorunun yanıtını tabiatın en küçük ancak en yetenekli canlılarından birinde arıyor: bal arıları.

İlham kaynakları arılar

Avrupa Birliği takviyeli InsectNeuroNano projesi üzerinde çalışan araştırmacılar, arı beyninin fevkalâde güç verimliliğini ve navigasyon yeteneğini taklit eden ultra düşük güç tüketimli GPS gibisi çipler geliştirmeyi hedefliyor. Karşılaştırma yapmak gerekirse, bir bal arısı üç boyutlu bir uzayda uçuş yaparken anlık bilgileri işliyor, istikametini daima düzeltiyor, öteki arılarla irtibat kuruyor ve besin kaynaklarını bulabiliyor. Tüm bunları ise yaklaşık 10 mikrowatt üzere son derece düşük bir güçle gerçekleştiriyor.

Fiziksel olarak bakıldığında tipik bir bal arısı yaklaşık 12,7 milimetre uzunluğa sahip, 100 ila 200 miligram ortasında yükte ve yiyecek ararken 1,6 ile 9,7 kilometre ortasında ara kat edebiliyor. Arıların “yerleşik GPS” olarak tanımlanabilecek bu yeteneği, gökyüzündeki ışık ve desenleri tahlil ederek kendi suratlarıyla karşılaştırmalarına dayanıyor. Bu sayede gün içinde tekraren kovandan çıkıp geri dönebiliyor ve taraflarını kaybetmiyorlar.

Araştırmacıların hesaplamalarına nazaran bir arı, bu süreçte saniyede yaklaşık 10 trilyon işlem muadilinde bir iş yükünü, 10 mikrowatt ile 0,01 watt ortasında değişen bir güç aralığında gerçekleştirebiliyor. Buna karşılık çağdaş bir masaüstü işlemci olan Intel Core Ultra 285K, benzeri ölçekte 10 TOPS düzeyinde bir iş yükünü işlemek için NPU ve SoC birlikte çalıştığında 10 ila 15 watt ortasında güce gereksinim duyuyor. En optimist senaryoda bile arının, tıpkı işi yaklaşık bir milyon kat daha az güçle yaptığı ortaya çıkıyor.

Bu çarpıcı farkın peşinden giden isimlerden biri de Lund Üniversitesi’nden Anders Mikkelsen. Mikkelsen ve Avrupa’nın farklı üniversitelerinden araştırmacılar, harici işlemeye muhtaçlık duymadan pozisyon belirleyebilen, böceklerden ilham alan ultra düşük güç tüketimli bir çip geliştirmek için çalışıyor. Grup, klasik yapay zeka öğrenme modellerinden fazla, doğal zeka prensiplerine ve nanofotonik devrelere odaklanıyor.

Henüz yolun başındalar

Nanofotonik devreler, elektriğin yerine ışığı kullanarak çalışıyor ve metrenin milyarda biri ölçeğindeki yapılarda ışığı yönlendirebiliyor. Bu yaklaşım, genel hedefli işlemciler yerine, tek bir misyonu son derece verimli halde yerine getiren özelleşmiş çiplerin önünü açıyor. Araştırmacılara nazaran bu cins çipler, çevresel sensörlerden küçük otonom robotlara kadar pek çok alanda kullanılabilir.

Ancak gökyüzünde dolaşan robot arı sürülerini görmek için şimdi erken. Araştırma grubu, laboratuvar ortamında böcek beyninin temel fonksiyonlarını taklit edebilen ilk prototip çipi üretmeyi başarmış durumda. Proje 2026 yılına kadar devam edecek olsa da, bilim beşerlerine nazaran bu teknolojinin gerçek dünyada kullanılabilir hale gelmesi için yaklaşık 10 yıllık bir geliştirme sürecine daha gereksinim var. Tekrar de uzmanlar, teorik bir fikirden çalışan bir prototipe geçilmiş olmasını, bu alanda atılmış kritik bir eşik olarak kıymetlendiriyor.