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Le sinapsi di grafene fanno avanzare i computer simili al cervello

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Le sinapsi di grafene fanno avanzare i computer simili al cervello

Credito: Università del Texas ad Austin

I computer che pensano più come i cervelli umani si stanno avvicinando sempre più all’adozione tradizionale. Ma restano molte domande senza risposta. Tra i più urgenti, quali tipi di materiali possono fungere da migliori elementi costitutivi per sbloccare il potenziale di questo nuovo stile di elaborazione.

Per la maggior parte dei dispositivi informatici tradizionali, il silicio rimane il gold standard. Tuttavia, c’è un movimento per utilizzare materiali più flessibili, efficienti ed ecologici per questi dispositivi simili al cervello.

In un nuovo articolo, i ricercatori dell’Università del Texas ad Austin hanno sviluppato transistor sinaptici per computer simili a cervello utilizzando il materiale sottile e flessibile grafene. Questi transistor sono simili alle sinapsi nel cervello, che collegano i neuroni tra loro.

“I computer che pensano come i cervelli possono fare molto di più dei dispositivi odierni”, ha affermato Jean Anne Incorvia, assistente professore presso il Dipartimento di ingegnere elettrico e informatico della Cockrell School of Engineering e autrice principale del documento pubblicato oggi su Comunicazioni Natura. “E imitando le sinapsi, possiamo insegnare a questi dispositivi ad apprendere al volo, senza richiedere enormi metodi di allenamento che richiedono così tanto potere”.

La ricerca

Una combinazione di grafene e nafion, un materiale a membrana polimerica, costituisce la spina dorsale del transistor sinaptico. Insieme, questi materiali dimostrano comportamenti sinaptici chiave, cosa più importante, la capacità dei percorsi di rafforzarsi nel tempo man mano che vengono utilizzati più spesso, un tipo di memoria muscolare neurale. In informatica, ciò significa che i dispositivi saranno in grado di migliorare in attività come il riconoscimento e l’interpretazione delle immagini nel tempo e lo faranno più velocemente.

Un’altra scoperta importante è che questi transistor sono biocompatibili, il che significa che possono interagire con cellule e tessuti viventi. Questa è la chiave per potenziali applicazioni nei dispositivi medici che entrano in contatto con il corpo umano. La maggior parte dei materiali utilizzati per questi primi dispositivi simili al cervello sono tossici, quindi non sarebbero in grado di contattare in alcun modo le cellule viventi.

Perchè importa

Con nuovi concetti high-tech come auto a guida autonoma, droni e robot, stiamo raggiungendo i limiti di ciò che i chip di silicio possono fare in modo efficiente in termini di elaborazione e archiviazione dei dati. Per queste tecnologie di prossima generazione è necessario un nuovo paradigma informatico. I dispositivi neuromorfici imitano le capacità di elaborazione del cervello, un potente computer per compiti coinvolgenti.

“La biocompatibilità, la flessibilità e la morbidezza delle nostre sinapsi artificiali sono essenziali”, ha affermato Dmitry Kireev, un ricercatore post-dottorato che ha co-diretto il progetto. “In futuro, prevediamo la loro integrazione diretta con il cervello umano, aprendo la strada a protesi cerebrali futuristiche”.

Accadrà davvero?

Le piattaforme neuromorfiche stanno iniziando a diventare più comuni. I principali produttori di chip come Intel e Samsung hanno già prodotto chip neuromorfici o sono in procinto di svilupparli. Tuttavia, i materiali dei chip attuali pongono limiti a ciò che i dispositivi neuromorfici possono fare, quindi i ricercatori accademici stanno lavorando duramente per trovare i materiali perfetti per computer morbidi simili a cervelli.

“È ancora un grande spazio aperto quando si tratta di materiali; non è stato ristretto alla prossima grande soluzione da provare”, ha affermato Incorvia. “E potrebbe non essere ristretto a una sola soluzione, con materiali diversi che hanno più senso per applicazioni diverse”.


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