الحوسبة والأنظمة العصبية

تأسس برنامج الحوسبة والأنظمة العصبية (CNS) في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا عام 1986 بهدف تدريب طلاب الدكتوراه المهتمين باستكشاف العلاقة بين بنية الدوائر/الشبكات الشبيهة بالخلايا العصبية والعمليات الحسابية التي تُجرى في هذه الأنظمة، سواء كانت طبيعية أو اصطناعية. وقد صُمم البرنامج لتعزيز تبادل الأفكار والتعاون بين المهندسين وعلماء الأعصاب والباحثين النظريين.

في أوائل ثمانينيات القرن العشرين، وبعد أن وضع كارفر ميد أسس تقنية الدوائر المتكاملة واسعة النطاق (VLSI)، ^{[ 1 ]} أبدى اهتمامًا باستكشاف أوجه التشابه بين العمليات الحسابية التي تُجرى في الدماغ وأنواع العمليات الحسابية التي يُمكن إجراؤها في الدوائر الإلكترونية التناظرية المصنوعة من السيليكون. انضم ميد إلى جون هوبفيلد ، الحائز على جائزة نوبل ، والذي كان يدرس الأسس النظرية للحوسبة العصبية ، ^{[ 2 ]} لتوسيع نطاق دراسته. كان أول مقرر دراسي مشترك لميد وهوبفيلد في هذا المجال بعنوان "فيزياء الحوسبة"؛ حيث درّس هوبفيلد عن عمله في الشبكات العصبية، بينما درّس ميد عن عمله في مجال إعادة بناء البنى العصبية في الدوائر الإلكترونية عالية التكامل. ^{[ 3 ]} ونظرًا للاهتمام الذي أبداه الطلاب وأعضاء هيئة التدريس، قرروا التوسع في هذه المواضيع في العام التالي. انضم إليهم ريتشارد فاينمان، الحائز على جائزة نوبل، ونتج عن ذلك ثلاثة مقررات دراسية منفصلة: مقرر هوبفيلد عن الشبكات العصبية، ومقرر ميد عن الدوائر التناظرية العصبية الشكلية، ^{[ 4 ]} ومقرر فاينمان عن فيزياء الحوسبة. ^{[ 3 ] [ 5 ]} عند هذه النقطة، أدرك ميد وهوبفيلد أن مجالًا جديدًا كان يظهر مع علماء الأعصاب والأشخاص الذين يقومون بنماذج الكمبيوتر والدوائر يتحدثون جميعًا مع بعضهم البعض.

في خريف عام ١٩٨٦، دافع جون هوبفيلد عن إنشاء برنامج دكتوراه متعدد التخصصات بهدف تأسيس مجتمع أكاديمي يدرس المسائل الناشئة عند نقطة التقاء علم الأحياء العصبي والهندسة الكهربائية وعلوم الحاسوب والفيزياء. وقد أُطلق عليه اسم " الحوسبة والأنظمة العصبية " (CNS). تمحور البرنامج حول العلاقة بين البنية الفيزيائية للنظام الحاسوبي (سواءً كانت أجهزة مادية أو بيولوجية)، وديناميكيات تشغيله، والمشكلات الحسابية التي يمكنه حلها بكفاءة. وينبع إنشاء هذا البرنامج متعدد التخصصات بشكل كبير من التقدم المحرز في عدة مجالات لم تكن مترابطة سابقًا: تحليل الأنظمة العصبية المعقدة على مستوى الخلية الواحدة ومستوى الشبكة ^{[ ٦ ]} باستخدام مجموعة متنوعة من التقنيات (لا سيما تسجيلات التثبيت الموضعي ، والفيزيولوجيا الكهربائية داخل وخارج الخلية للوحدات المفردة والمتعددة في الحيوانات الواعية، وتقنيات تصوير الدماغ الوظيفي، مثل التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI))، والتحليل النظري للبنى العصبية ( علم الأعصاب الحاسوبي )، ونمذجة الشبكات العصبية الاصطناعية لأغراض هندسية. ^{[ ٢ ]} بدأ البرنامج بعدد قليل من أعضاء هيئة التدريس الحاليين في مختلف الأقسام. وكان من بين أعضاء هيئة التدريس المؤسسين الأوائل كارفر ميد ، وجون هوبفيلد ، وديفيد فان إيسن ، وجيفري فوكس، وجيمس باور ، ومارك كونيشي، وجون ألمان، وإد بوسنر ، وديمتري بسالتيس . وفي ذلك العام، تم تعيين أول أستاذ خارجي، كريستوف كوخ .

منذ عام 1990، حصل حوالي 110 طلاب دراسات عليا على درجة الدكتوراه في علوم الأعصاب الحاسوبية، و14 طالبًا على درجة الماجستير في نفس التخصص. واتجه نحو ثلثي خريجي علوم الأعصاب الحاسوبية إلى العمل الأكاديمي، بينما أسس الباقون شركات ناشئة أو انضموا إليها. وخلال هذه الفترة، بلغ متوسط ​​مدة دراسة الدكتوراه 5.6 سنوات.

خلال هذه الفترة، كان المسؤولون التنفيذيون لبرنامج CNS هم جون هوبفيلد ، وديمتري بسالتيس ، وكريستوف كوخ ، وبيترو بيرونا . أما المسؤول التنفيذي الحالي فهو ثانوس سياباس. ^{[ 7 ]}

قام أعضاء هيئة التدريس في قسم علوم الأعصاب بتأسيس أو المشاركة في تأسيس عدد من المؤتمرات وورش العمل:

• اجتماع سنو بيرد حول الشبكات العصبية للحوسبة، في عام 1984.
• أنظمة معالجة المعلومات العصبية (NIPS) في عام 1987.
• الأساليب في علم الأعصاب الحاسوبي في المختبر البيولوجي البحري في وودز هول ، عام 1988.
• مدرسة تيلورايد الصيفية في هندسة الأنظمة العصبية الشكلية ، في عام 1993.

• معهد المعلوماتية العصبية في زيورخ، سويسرا
• المركز متعدد التخصصات للحوسبة العصبية في الجامعة العبرية في القدس، إسرائيل

• ديفيد جيه سي ماكاي – أستاذ الفلسفة الطبيعية في قسم الفيزياء بجامعة كامبريدج وكبير المستشارين العلميين لوزارة الطاقة وتغير المناخ في المملكة المتحدة (DECC).
• برونو أولشاوزن – مدير مركز ريدوود لعلم الأعصاب النظري، جامعة كاليفورنيا، بيركلي .
• كوابينا بواهين مؤرشف في 30 يوليو 2011 في Wayback Machine – أستاذ الهندسة الحيوية، جامعة ستانفورد .
• ميشا ماهوالد
• إريك وينفري – أستاذ في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا .
• لوران إيتي – أستاذ بجامعة جنوب كاليفورنيا .
• توبياس ديلبروك – أستاذ الفيزياء والهندسة الكهربائية، المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا في زيورخ .
• شيه-تشي ليو – أستاذ في جامعة زيورخ والرئيس المشارك لمجموعة أجهزة الاستشعار في معهد المعلوماتية العصبية بجامعة زيورخ .
• مانيش ساهاني – مدير وحدة غاتسبي لعلم الأعصاب الحاسوبي ، كلية لندن الجامعية .

• شيرلي ك. كوهين، مقابلة مع كارفر ميد . أرشيف معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا. ( ملف PDF )

• الموقع الإلكتروني لبرنامج علوم الأعصاب في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا
• خريجو برنامج CNS
• أعضاء هيئة التدريس في برنامج علوم الأعصاب