Il computer di domani? Veloce come un gatto

Gli elaboratori del futuro potrebbero utilizzare sinapsi artificiali e avere capacità di memorizzazione e apprendimento simili a quelle dei gatti.

Il cervello di un gatto, molto meno complesso di quello umano, può riconoscere un volto più velocemente rispetto al più potente dei supercomputer di oggi, ma con un consumo energetico e un ingombro molto più contenuti. Sulla base di questa constatazione i ricercatori dell’Università del Michigan stanno progettando una nuova generazione di elaboratori elettronici capaci di "pensare" proprio come un gatto.

Cervello sintetico
Il professor Wei Lu e il suo team sono riusciti a replicare, con dei circuiti elettronici, le funzionalità di memorizzazione e apprendimento di un cervello biologico. I ricercatori hanno costruito un "memristor", una sorta di sinapsi artificiale che sostituisce i transistor convenzionali e che riesce a ricordare i passaggi di corrente ai quali è stata sottoposta in passato. Hanno poi collegato questo dispositivo a una coppia di comuni microchip dimostrando che questo sistema è in grado di funzionare come due neuroni uniti da una sinapsi: l’elemento base di un cervello capace di ricordare e imparare.

Il gatto? Più veloce e consuma meno
"Stiamo provando ad assemblare un computer proprio come la natura costruisce un cervello" afferma Wei Lu. Il computer più potente del mondo oggi disponibile riesce a raggiungere certi obiettivi (per esempio calcolare il percorso che separa il divano dalla ciotola della pappa) "pensando" come un gatto, ma circa 83 volte più lentamente. Per fare questo utilizza 140.000 processori e una enorme quantità di energia. Il perché è semplice: nel cervello dei mammiferi le sinapsi che uniscono i neuroni agiscono come interruttori che formano migliaia di collegamenti tra le diverse zone del cervello. E, cosa più importante, sono in grado di ricordare gli schemi di queste connessioni memorizzando l’intensità e la durata dei passaggi di corrente elettrica tra i neuroni.
In un computer convenzionale le funzionalità di elaborazione e memorizzazione sono dislocate in zone diverse del circuito e ogni processore è collegato solo a quelli vicini. Questo fa sì che il computer possa elaborare le istruzioni solo in sequenza, una dopo l’altra, mentre il gatto riesce a fare più operazioni simultaneamente. E questo gli permette di svolgere compiti come il riconoscimento di un volto, più velocemente della macchina.

I memristor hanno buona memoria
Wei Lu ha dimostrato che il sistema circuito-memristor-circuito è in grado di modificare la propria conduttanza elettrica, cioè la capacità di condurre corrente, proprio come accade alle sinapsi quando danno vita alla memoria a lungo termine. Obiettivo degli scienziati è ora quello di assemblare, nel giro di qualche anno, un cervello artificiale con un volume di due litri: secondo Lu questa macchina dovrebbe avere le capacità cerebrali e la velocità di pensiero di un gatto. Per esempio dovrebbe essere in grado di apprendere, ricordare e saper adattare le proprie scelte alle condizioni dell’ambiente esterno.