I chip neuromorfici fanno progressi. Un team di ricercatori del Mit ha creato una sinapsi artificiale implementabile in questi particolari “processori” che provano a imitare il cervello umano. Secondo gli scienziati, il nostro organo pensante è ancora imbattibile in termini di potenza di calcolo: contiene qualcosa come 100 miliardi di neuroni, capaci di comunicare in qualsiasi istante con migliaia di altri “fratelli” tramite le sinapsi. Queste ultime sono presenti nell’ordine delle migliaia di miliardi e hanno il compito di mediare in tempo reale i segnali scambiati dai neuroni, rafforzando o limitando la potenza trasmissiva delle connessioni. Un complicatissimo schema che ci permette di ricordare fatti e persone, imparare cose nuove e molto altro alla velocità della luce. Ecco quindi che la ricerca tecnologica, già impegnata nello sviluppo di algoritmi di intelligenza artificiale, sta cercando di imitare il funzionamento del cervello anche sul fronte hardware.
I chip neuromorfici esistono già, e un esempio concreto è rappresentato da Intel Loihi, ma uno degli ostacoli principali è proprio quello di progettare sinapsi efficienti. Anche perché, per funzionare correttamente, un componente di questo genere deve essere in grado di processare i segnali in analogico e non più in digitale. Proprio perché il nostro organo pensante elabora le informazioni in questo modo.
I chip devono quindi potersi scambiare dati sotto forma di un gradiente di segnali, o di “pesi”, proprio come i neuroni che si attivano a seconda del tipo e della quantità di ioni che attraversano una sinapsi. Quanto progettato dai ricercatori del Mit si avvicina sensibilmente a questo processo: il team del prestigioso ateneo statunitense è riuscito a controllare il flusso di elettroni che percorre il chip in modo analogo agli ioni che attraversano “l’infrastruttura” del nostro cervello.
I primi test hanno restituito dei risultati impressionanti: i componenti artificiali in silicio e germanio, spessi soltanto 25 nanometri, hanno toccato un’accuratezza del 95 per cento nel riconoscimento di campioni calligrafici. Le soluzioni proposte dal Mit potrebbero trovare spazio in microchip di nuova generazione, grandi come un’unghia e capaci di effettuare calcoli complessi ad oggi demandati ai supercomputer. E con consumi decisamente inferiori.
Credits: Kuan Qiao. Il team del Mit responsabile della ricerca sulle sinapsi artificiali
“Questo è il dispositivo più uniforme che potessimo creare, è fondamentale per dimostrare le reti neurali artificiali”, ha spiegato il responsabile del team, il professor Jeehwan Kim. L’uniformità è un concetto fondamentale in questo campo, perché “una volta applicata la tensione (alla sinapsi, ndr) per rappresentare i dati, è necessario cancellarli e in fase di riscrittura le informazioni devono essere identiche a prima”.
Nei solidi amorfi, utilizzati in precedenza, durante la seconda scrittura gli ioni vengono deviati a causa di difetti intrinseci della struttura molecolare dei materiali. Il flusso, una volta modificato, diventa difficile da controllare. “Il problema maggiore è proprio la non uniformità della sinapsi artificiale”, ha aggiunto Kim. Per superare l’ostacolo, i ricercatori hanno utilizzato un silicio monocristallino, perché privo di difetti e costituito da atomi disposti in un allineamento sempre ordinato.