Imita il comportamento di una sinapsi, componente essenziale del cervello, responsabile della trasmissione dei segnali tra i neuroni, con un basso consumo
Per decenni gli scienziati hanno cercato di realizzare i primi computer cercando ispirazione nel cervello umano. Nel corso del tempo, la tecnologia ha sostituito la barriera biologica, creando computer che superavano addirittura l’uomo, ma con un carico energetico molto più elevato. Ora la scienza guarda di nuovo al passato. I fisici teorici dell’Università di Utrecht, insieme ai fisici sperimentali dell’Università di Sogang in Corea del Sud, sono riusciti a produrre una sinapsi artificiale che funziona con acqua e sale, cioè con lo stesso carburante che il nostro cervello utilizza per elaborare informazioni complesse.
Fino ad ora eravamo riusciti a creare computer simili al cervello che si allontanavano dalla tradizionale elaborazione binaria verso metodi analogici simili a quelli umani. Tuttavia, mentre il nostro cervello funziona utilizzando acqua e particelle di sale, chiamate ioni, La maggior parte dei computer attuali si basa su materiali solidi convenzionali.
Replicare il funzionamento del cervello adottando gli stessi strumenti è diventato l’obiettivo principale del cosiddetto calcolo neuromorfico ionico. Ora gli scienziati hanno dimostrato per la prima volta che un sistema dipendente dal sale marino è in grado di elaborare informazioni complesse. I risultati sono appena stati pubblicati sulla rivista scientifica Atti dell’Accademia Nazionale delle Scienze (PNAS).
L’elemento centrale di questa scoperta è un minuscolo dispositivo, 150 per 200 micrometri (un micrometro è un millesimo di millimetro), che imita il comportamento di una sinapsi, una componente essenziale del cervello, responsabile della trasmissione dei segnali tra i neuroni.
“Stiamo replicando il comportamento neuronale utilizzando un sistema che utilizza lo stesso mezzo del cervello”, sottolinea. Tim Kamsmaprofessore presso l’Istituto di fisica teorica e l’Istituto di matematica dell’Università di Utrecht e autore principale dello studio.
Il dispositivo, sviluppato da scienziati coreani e chiamato memristor ionico, è costituito da un microcanale a forma di cono riempito con una soluzione di acqua e sale. Dopo aver ricevuto impulsi elettrici, gli ioni all’interno del liquido migrano attraverso il canale, che provoca alterazioni nella concentrazione degli ioni. A seconda dell’intensità (o della durata) dell’impulso, la conduttività del canale viene regolata, riflettendo il rafforzamento o l’indebolimento delle connessioni tra i neuroni. “La possibilità di adattare i canali per conservare ed elaborare le informazioni per tempi diversi è simile ai meccanismi sinaptici osservati nel nostro cervello”, spiega Kamsma.
La genesi di questa scoperta risale a un’idea concepita da Kamsma, che iniziò a collaborare con un gruppo di ricerca sudcoreano: “Hanno accolto la mia teoria con grande entusiasmo e hanno subito iniziato un lavoro sperimentale basato su di essa”. sorprendentemente, I risultati si sono concretizzati in soli tre mesiseguendo le previsioni delineate nel quadro teorico di Kamsma: “È incredibilmente gratificante assistere al passaggio dalle ipotesi teoriche ai risultati tangibili nel mondo reale”.
Kamsma sottolinea la natura fondamentale della ricerca e sottolinea che il calcolo neuromorfico ionico, pur registrando una rapida crescita, è ancora agli inizi.
Il risultato atteso è un sistema informatico di gran lunga superiore in termini di efficienza e consumo energetico rispetto alla tecnologia attuale. “Rappresenta un progresso cruciale verso computer capaci non solo di imitare i modelli di comunicazione del cervello umano ma anche di utilizzare lo stesso mezzo. Forse alla fine aprirà la strada a sistemi informatici che riproducono più fedelmente le straordinarie capacità del cervello umano. “
