Innovazione

La cella elettronica che simula il cervello umano

Il nanocircuito immagazzina ed elabora informazioni mimando le capacità mnemoniche dell'uomo. Una tecnologia che apre le porte a una nuova generazione di intelligenza artificiale, ma con possibili risvolti anche in campo medico.

Un'equipe del MicroNano Research Facility (MNRF), un istituto di ricerca australiano, ha costruito una nanocella di memoria a lungo termine che mima la capacità del cervello umano di elaborare e memorizzare contemporaneamente le informazioni. La scoperta pone le basi per la possibile creazione di un cervello bionico che, tra le altre cose, aiuterebbe gli scienziati a carpire i segreti di patologie neurologiche quali l'Alzheimer o il morbo di Parkinson.

Lavoro pionieristico. Sharath Sriram, che ha coordinato il lavoro del team di Melbourne, sostiene che questo sia il primo device al mondo ad avvicinarsi tanto al funzionamento del nostro encefalo: «Il cervello umano è un computer analogico estremamente complesso», spiega, «la cui evoluzione si fonda sulle sue esperienze precedenti, e finora questa funzionalità non ha potuto essere adeguatamente riprodotta con la tecnologia digitale».

Addio transistor. La cella ultraveloce sviluppata al MNRF, che è 10mila volte più sottile di un capello umano, funziona come un memristore. Che cos'è un memristore (in inglese memristor, unione di memory e resistor)? Si tratta di un componente elettronico teorizzato negli anni '70 e sperimentato nel 2008 da HP, la cui capacità di memoria è legata alla resistenza da esso offerta.

In altre parole, il memristore può immagazzinare ed elaborare rapidamente una mole di dati molto maggiore di quella trattata con i circuiti digitali, in grado di rappresentare solo due stati logici (0 e 1).

Per chiarire il concetto i ricercatori suggeriscono di pensare a un dimmer (in italiano noto anche come varialuce), che a differenza del normale interruttore on/off, permette di regolare a piacere la luminosità di una lampadina.

La cella mnemonica. La cella elettronica è stata creata su un nanofilm composto da una lega di metalli ossidati (tra cui titanio e stronzio), la cui stabilità e resistenza erano state già testate lo scorso anno. Introducendo delle modifiche al loro materiale, gli scienziati sono stati in grado di creare qualcosa di molto simile a una sinapsi, la cui attitudine a trasmettere i segnali è legata alla storia delle antecedenti eccitazioni. Tradotto, significa che il dispositivo riesce a trattenere informazioni "ricordando " gli stati elettronici fissati in precedenza.

Come sottolinea Hussein Nili, coautore dello studio: «Con l'aggiunta di ulteriori atomi metallici abbiamo introdotto dei difetti controllati nel materiale ossidato. In questo modo abbiamo esaltato l'effetto memristivo, facendo sì che il comportamento mnemonico dipenda dalle esperienze passate».

IA, ma non solo. Il lavoro di Sriram e colleghi apre la strada alla progettazione di una nuova generazione di computer e intelligenze artificiali. In futuro la costruzione di cervelli sintetici potrebbe però fornire importanti risposte anche in ambito medico, dando un input decisivo alla cura delle più diffuse malattie neurologiche. Secondo il dottor Nili, «se si potesse replicare un cervello all'esterno del corpo, si minimizzerebbero le questioni etiche connesse al trattamento e alla sperimentazione in vivo».

La scoperta è stata pubblicata sulla rivista Advanced Functional Materials.

23 maggio 2015 Davide Decaroli
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