I fisici teorici dell’Università di Utrecht (Paesi Bassi), in collaborazione con i fisici sperimentali dell’Università di Sogang (Corea del Sud), hanno raggiunto una pietra miliare nel campo dell’intelligenza artificiale (AI) sviluppando sinapsi artificiali che funzionano con acqua e sale.
Per chi ha fretta:
- I fisici teorici dell'Università di Utrecht, in collaborazione con i fisici sperimentali dell'Università di Sogang, hanno sviluppato una sinapsi artificiale che opera con acqua e sale, emulando la funzionalità delle sinapsi umane;
- La ricerca esplora la possibilità di replicare i meccanismi cerebrali in un ambiente acquoso, in contrasto con l’uso predominante di materiali solidi nei dispositivi attuali. Ciò è in linea con gli sforzi volti ad aumentare l’efficienza energetica dei computer, prendendo ispirazione dall’elaborazione non binaria e dal risparmio energetico del cervello umano;
- Il dispositivo realizzato, chiamato memristor ionico, è costituito da un microcanale a forma di cono riempito con soluzione salina, che funge da sinapsi artificiale. La migrazione ionica in questo canale può essere controllata da impulsi elettrici, modificando la conduttività in modo analogo alla plasticità sinaptica nel cervello umano;
- Questo progresso tecnologico segna un passo significativo verso la replicazione delle complessità dell’elaborazione del cervello umano nei computer.
Questa svolta fornisce la prima prova che i sistemi che utilizzano lo stesso mezzo del nostro cervello possono elaborare informazioni complesse. E apre prospettive per la progettazione dei futuri computer.
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L'articolo sulla ricerca, pubblicato sulla rivista Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienzespiega in dettaglio come il team è riuscito a emulare la funzionalità delle sinapsi del cervello umano, cruciali per la trasmissione dei segnali tra i neuroni.
Ispirazione dal cervello per i computer
(Immagine: Pedro Spadoni tramite DALL-E/Olhar Digital)
La scoperta suggerisce che è possibile replicare questo meccanismo in un ambiente acquoso, contrastando l’uso predominante di materiali solidi nei dispositivi attuali.
Gli scienziati hanno cercato ispirazione nel cervello umano per aumentare l’efficienza energetica dei computer, che tradizionalmente si basano sull’elaborazione binaria.
In questa ricerca, l’idea di utilizzare acqua e ioni sale, simili al mezzo utilizzato dal cervello umano, è emersa come un’alternativa promettente.
Ciò ha portato allo sviluppo di computer neuromorfici, che tentano di imitare il modo in cui il nostro cervello elabora le informazioni.
Sinapsi artificiale
(Immagine: Università di Utrecht)
Nella ricerca, il dispositivo creato, noto come memristor ionico, è costituito da un microcanale a forma di cono riempito con una soluzione salina.
Questo canale agisce come una sinapsi artificiale, dove la migrazione degli ioni può essere controllata da impulsi elettrici, alterando la conduttività del canale in modo analogo alla plasticità sinaptica nel cervello umano.
Tim Kamsma, autore principale dello studio, ha parlato della ricerca in un'intervista sul sito web dell'Università di Utrecht. Il ricercatore ha spiegato che, sebbene esistano già dispositivi simili basati su materiali solidi, questa è la prima volta che viene dimostrata una sinapsi artificiale capace di elaborare informazioni complesse utilizzando acqua e sale.
Questo progresso non solo rafforza la comprensione dei processi neuronali, ma indica anche la fattibilità dei sistemi neuromorfi ionitronici.
Computer cerebrali?
(Immagine: Pedro Spadoni tramite DALL-E/Olhar Digital)
Il memristor ionico consente regolazioni della conduttività in base all'intensità e alla durata degli impulsi elettrici, simili al rafforzamento o all'indebolimento delle connessioni sinaptiche nel cervello.
Inoltre, la lunghezza del canale influenza il tempo necessario affinché i cambiamenti nella concentrazione di ioni si dissipino, offrendo la possibilità di personalizzare il dispositivo per diverse funzioni.
La ricerca, nata da un'idea avuta da Kamsma durante il dottorato, ha preso forma pratica quando il gruppo di ricerca coreano ha aderito al progetto.
In un breve periodo, trasformarono la teoria in un modello sperimentale, con risultati perfettamente allineati alle previsioni teoriche.
Sebbene si tratti ancora di un'area emergente, la ricerca di Kamsma e del suo team rappresenta un passo significativo verso la creazione di computer che replichino più fedelmente le complessità dell'elaborazione del cervello umano.
Il post La sinapsi artificiale con acqua e sale potrebbe rivoluzionare l'informatica è apparso per la prima volta su Olhar Digital.