I fisici teorici dell’Università di Utrecht, insieme ai fisici sperimentali dell’Università di Sogang in Corea del Sud, sono riusciti a costruire un sinapsi artificiale.
Questa sinapsi funziona con acqua e sale e fornisce la prima prova che un sistema che utilizza lo stesso mezzo del nostro cervello può elaborare informazioni complesse. I risultati appaiono sulla rivista Atti dell’Accademia Nazionale delle Scienze (PNAS).
Nel tentativo di migliorare l’efficienza energetica dei computer convenzionali, gli scienziati si sono da tempo rivolti al cervello umano ispirazione. Il tuo obiettivo è emulare la sua straordinaria abilità in diversi modi.
Questi sforzi hanno portato allo sviluppo di computer simili al cervello, che allontanarsi dall’elaborazione binaria tradizionale adottare metodi analogici simili al nostro cervello. Tuttavia, mentre il nostro cervello funziona utilizzando come mezzo acqua e particelle di sale disciolte chiamate ioni, la maggior parte dei computer odierni ispirati al cervello si affidano a materiali solidi convenzionali.
Ciò solleva la domanda: non potremmo ottenere a replica più fedele del funzionamento del cervello adottando lo stesso mezzo? Questa intrigante possibilità è al centro del fiorente campo del calcolo neuromorfico ionico.
Nel nuovo studio, gli scienziati hanno dimostrato, per la prima volta, un sistema dipendente dal sale dell’acqua che presenta l’ capacità di elaborare informazioni complesse, riflettendo la funzionalità del nostro cervello. Al centro di questa scoperta c’è un minuscolo dispositivo che misura 150 x 200 micrometri, che imita il comportamento di una sinapsi, un componente essenziale nel cervello responsabile della trasmissione dei segnali tra i neuroni.
Tim Kamsma, dottorando presso l’Istituto di fisica teorica e l’Istituto di matematica dell’Università di Utrecht e autore principale dello studio, afferma: “Sebbene esistano già sinapsi artificiali basate su materiali solidi in grado di elaborare informazioni complesse, è la prima volta Che questa impresa può essere realizzata anche utilizzando acqua e sale. “Stiamo effettivamente replicando il comportamento neurale utilizzando un sistema che utilizza lo stesso mezzo del cervello.”
Il dispositivo, sviluppato da scienziati coreani e chiamato memristore 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, provocando alterazioni nella concentrazione degli ioni.
A seconda dell’intensità (o della durata) dell’impulso, la conduttività del canale si regola di conseguenza, riflettendo il rafforzamento o l’indebolimento dell’impulso connessioni tra neuroni. Il grado di variazione della conduttanza funge da rappresentazione misurabile del segnale di ingresso.
Un’ulteriore scoperta è che la lunghezza del canale influenza la durata necessaria per dissipare le variazioni di concentrazione. “Ciò suggerisce la possibilità di adattare i canali per conservare ed elaborare le informazioni per durate variabili, simili ai meccanismi sinaptici osservati nel nostro cervello”, afferma Kamsma.
Inoltre, sottolinea la natura fondamentale della ricerca ed evidenzia 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. Tuttavia, al momento resta da ipotizzare se questa visione si concretizzerà. Kamsma vede tuttavia la pubblicazione come un importante passo avanti.
“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”, afferma. “Forse questo alla fine aprirà la strada a sistemi informatici che riproducono più fedelmente le straordinarie capacità del cervello umano.”
