I chip stanno assumendo sempre di più le caratteristiche del cervello umano. Non solo per quanto riguarda l’apprendimento, ma anche il dimenticare le informazioni superflue, proprio come fanno i neuroni. Questa funzione, fa sapere “Ansa”, è fondamentale per ottimizzare le risorse, aprendo a computer ultraveloci e a bassissimo consumo energetico.
A realizzare questi nuovi prodotti è stato un team internazionale di ricercatori, con a capo l’Istituto di nanotecnologia del Consiglio Nazionale delle Ricerche di Lecce. Pierluigi Cossari del Cnr-Nanotec, che ha coordinato gli scienziati, ha commentato così la scoperta: “L’oblio è una funzione fondamentale per ottimizzare le risorse e poterlo regolare attraverso la chimica apre nuove possibilità“.
Chip che dimenticano come il cervello, perché?
La nuova frontiera dei chip e dei computer è stata descritta in un articolo pubblicato su “Communications Materials”. Sulla rivista, infatti, è apparso uno studio condotto da un gruppo internazionale di ricercatori guidato dall’Istituto di nanotecnologia del Consiglio Nazionale delle Ricerche di Lecce, che ha potuto contare sulla collaborazione con diversi istituti del Cnr, quali l’Istituto di cristallografia di Bari, l’Istituto per la microelettronica e microsistemi di Lecce e l’Istituto per lo studio dei materiali nanostrutturati di Roma.
Hanno fatto parte della ricerca, come sottolinea “Ansa”, anche l’Università della Calabria e l’Istituto Italiano di Tecnologia di Roma. Nello specifico, gli studiosi hanno realizzato dei chip in grado di imitare il cervello umano sia nelle azioni di apprendimento, che di oblio. Il pensiero da cui è nato lo studio è stato spiegato dal ricercatore Pierluigi Cossari del Cnr-Nanotec: “I computer tradizionali sono velocissimi nell’elaborazione, ma consumano enormi quantità di energia“.
I nuovi prodotti, invece, sembrano essere in grado di ottimizzare le risorse, aprendo la possibilità di rendere i computer ultraveloci e a bassissimo consumo energetico. Per realizzare questa idea, gli scienziati si sono ispirati ai meccanismi biologici umani, così da realizzare sinapsi artificiali stabili e intelligenti. Centrale è stato, poi, l’uso di una nuova classe di materiali che riesce a trasportare contemporaneamente cariche elettriche e segnali biologici.
Leggi anche: Elon Musk presenta Terafab: la fabbrica di chip per AI e robot da 200 miliardi di dollari
Come funzionano i chip?
A spiegare il modo in cui è stato condotto lo studio e ciò a cui si è arrivati, quindi la realizzazione di chip in grado di simulare il comportamento umano di dimenticare le informazioni superflue, è stato Pierluigi Cossari, coordinatore scientifico della ricerca. Queste sono le sue parole, riprese dal sito “lescienze.it”:
Il cervello umano svolge operazioni altrettanto complesse, con consumi molto inferiori.
Siamo riusciti a regolare le proprietà di conduzione di questi polimeri innovativi per via chimica, controllandone la morfologia e la struttura dei materiali, senza ricorrere a sovrastrutture o circuiti esterni.
Sfruttando le caratteristiche uniche di questi materiali abbiamo ottenuto sinapsi artificiali organiche, ovvero giunzioni funzionali tra neuroni, capaci di interagire direttamente con la dopamina, il neurotrasmettitore coinvolto nei processi di apprendimento.
Il principale risultato riguarda la capacità di riprodurre non solo l’apprendimento (learning), ma anche l’oblio (forgetting), una funzione fondamentale dei neuroni. I test hanno dimostrato che la nostra tecnologia supera le prestazioni dei sistemi basati sul PEDOT:PSS [poli(3,4-etilen diossitiofene)-poli(stirene solfonato)], uno dei polimeri conduttivi più studiati e utilizzati nell’elettronica organica.
Con il nostro sistema a tre polimeri (PEDOT:PSS:Nafion), modificando la chimica del materiale, abbiamo otto stati differenti, che ci permettono di modulare con maggior precisione la velocità e il tempo di oblio (synaptic decay) della sinapsi artificiale.
In bioelettronica, come nei sistemi biologici, l’oblio è una funzione fondamentale per ottimizzare le risorse e poterlo regolare attraverso la chimica apre nuove possibilità applicative.
I dispositivi sono stati realizzai presso la Northwestern University, negli Stati Uniti. I dati utilizzati dal gruppo di lavoro sono stati usati in chip neuromorfici completi, basati su strutture denominate crossbar arrays, così da dimostrate il potenziale della tecnologia per i sistemi di calcolo di prossima generazione. Ha concluso Cossari:
I computer tradizionali sono velocissimi nell’elaborazione, ma consumano enormi quantità di energia.
Il cervello umano svolge operazioni altrettanto complesse, come il riconoscimento visivo, con consumi molto inferiori.
Le simulazioni del nostro studio vanno in questa direzione.
A differenza di altre tecnologie che puntano a superare i limiti della potenza di calcolo, l’approccio neuromorfico imita l’architettura del cervello e la sua efficienza energetica.
La scoperta, quindi, apre la strada a una nuova generazione di computer, in grado di elaborare le informazioni più complesse in tempi ristretti, senza consumare troppa energia.
Leggi anche: Elon Musk ha impiantato un chip per la prima volta nel cervello umano: come funziona?
