يحقق "الترميز النادر" المستوحى من النباتات التكونية تعلمًا سريعًا ويتجنب النسيان الهائل. لا تكون الفرفاشة مشهورة بقدرات عقلها؛ ربما غرقت أكثر من واحدة في نوافذ النبيذ التي تُترك لفترة طويلة على طاولة الظلام. ومع ذلك، باستخدام حوالي 140,000 خلية عصبية—دماغ أصغر من بذور القرنفل—يمكن للدروسوفيلا (Drosophila) أن تفرز مجموعة كبيرة من الرائحات في الفاصل الزمني، ثم يحتفظ بذاكرة هذا العطر لفترة طويلة. في هذا السياق، يفعل الأمر بشكل أفضل من "أنابيب إلكترونية" الحالية. حتى الأنسجة الأكثر تطورًا على السوق تقوم عادةً بأسعار مرتفعة، وتكون محدودة جدًا في ما يمكنها اكتشافه، وتنسيان سريع للروائح عندما تتعلم رائحة جديدة. إذًا، لماذا لا نقل الفرفاشة ببساطة؟ هذا هو السؤال الذي يطرحه عدد متزايد من الباحثين—بما في ذلك Kevin Max وYang Shen في Okinawa Institute of Science and Technology، حيث يُوصف خوارزمية جديدة تُسمى Spi-Fly في ورقة نُشرت حديثًا في مجلة Neuromorphic Computing and Engineering. إحدى الوعي الغريبة شعور الرائحة هو شعور غريب، من الناحية الميكانيكية. تقلل الرؤية والسمع إلى بُعد واحد فيزيائي يمكن رسمه على رسم بياني—طول الموجة—مما يجعلها نسبيًا منظمة للدراسة. بخلاف ذلك، لا يمكن تقليل جزيئات الرائحة إلى أي بُعد فيزيائي واحد. اضطرت البiology إلى إيجاد حل أكثر فوضى، وهو استخدام مئات من البروتينات اللامتحنية المختلفة، كل منها مصمم لالتقاط ميزات الجزيئات المحددة، وتُنشأ في مزيج يُحتاجه المخ لتفكيكه. وهو نظام معقد لدرجة أنه استغرق حتى عام 1991 لكي يحدد Linda Buck وRichard Axel عائلة الجينات اللامتحنية المرتبطة به، عمل حازم على جائزة نوبل في 2004. على الرغم من الصعوبات في فهمنا للرائحة، فإن "الأنابيب الإلكترونية" موجودة في السوق. تبيع الشركات مثل Alpha MOS وAryballe وOdotechها للرقابة على جودة الطعام، ومراقبة البيئة، وفحص الأمن. ما لا تفعله هذه الأنابيب جيدًا هو التعميم. جهاز ببرمجيات مُعالجة لاكتشاف زيت الزيتون الفاسد ليس نفسه جهازًا يُحدد موقعًا محددًا للمتفجرات في مدى فحص الأمن الجوي. يتطلب تكييف واحد من الأجهزة لمهمة جديدة عادةً إعادة تدريب برمجياته تقريبًا من الصفر. يقف عند الحواجز التقنية الثنائية خلف هذه القيد. أولاً، عادةً ما تحتاج هذه الأنظمة إلى كمية هائلة من الأمثلة المُصنفة يدويًا قبل أن تتمكن من الفرق بين رائحة وأخرى بثقة. ثانيًا، يتعلمون طريقة جديدة للرائحة غالبًا ما تفسد ما كانوا يعرفونه بالفعل، وهو مشكلة يُسمى الباحثون بها "النسيان الهائل”—المكافئ الإلكتروني للنسيان كيف تتعلم الدراجة بعد أن تتعلم السباحة. شعارات الرائحة الفرفاشة—والعديد من الحشرات الأخرى—لا تواجه هذه المشكلة، على الرغم من دماغها الصغير جدًا. كيف يميزون الرائحات ويتذكرونها بقليل من القوة العقلية؟ يقول الكاتبون إن السر يكمن في شيء يُسمى "الترميز النادر”. فكر فيه كتمثيل للبرمجة الشريطية التي يُوزعها دماغ الفرفاشة على كل رائحة. يعتمد نظامها الحسي على حوالي 2,000 خلية متخصصة، تُسمى خلايا كينيون (Kenyon cells)، والتي تتلقى إشارات نادرة ومتصلة عشوائيًا من مستقبلات الرائحة في الفرفاشة. تُخابِر جميع خلايا كينيون إلى نقطة انتقال واحدة: الخلية العصبية الجانبية الأمامية المتزامنة، أو APL (في الواقع زوج متوازٍ منها، واحدة لكل شبكة عصبية). ترد الخلايا APL عبر إطلاق تثبيط عالمي قوي إلى جميع خلايا كينيون في آنٍ واحد، مما يُصمت معظمها. هي الخلايا التي تبقى نشطة بعد هذا التثبيط هي ما يسميه ماكس وشين برمجة الشريطية لهذه الرائحة المحددة. تبدأ Spi-Fly القصة فقط بعد أن ينجز الجهاز الضمنية مهمته—كل هذا يحدث في محاكاة، باستخدام بيانات حساسة مسجلة مسبقًا، ولا علاقة للخوارزمية نفسها بالتقاط الرائحة في البداية. في عمل ماكس وشين، تتحول قراءات الجهاز الضمنية إلى تدفق من النبضات، وتُنقل بشكل نادر وعشوائي إلى طبقة مخفية تمثل خلايا كينيون، حيث تُثبط الخلايا العصبية بعضها البعض بدلاً من الاعتماد على حكيمة واحدة مشابهة لـ APL. من هنا، تبدأ الطبقة المخفية conn...