Nuovi circuiti basati su rara forma di materia potrebbero portare a svolta nell’intelligenza artificiale

Credito: geralt, Pixabay, ID: 6961316

Una “svolta per l’informatica” grazie alla creazione artificiale di una rara forma di materia: è così che viene descritto il progresso, per il quale è stato pubblicato anche uno studio su Nature Physics,[1] raggiunto da un team di ricercatori. Lo studio è stato realizzato da Michael Saccone, l’autore principale, post-dottorato di fisica teorica del Los Alamos National Laboratory.

Spin glass

La forma di materia in questione è denominata spin glass o “vetro di spin”. Si tratta di un particolare magnete che potrebbe portare a “un nuovo paradigma nell’intelligenza artificiale”, come viene descritto nel comunicato emesso dallo stesso laboratorio di Los Alamos.
Con questo materiale si potrebbero realizzare nuovi tipi di circuiti basati su nanomagneti grazie ai quali si potrebbero “stampare” gli algoritmi come se fossero pezzi di hardware fisico. Ciò avverrebbe grazie alle proprietà insolite di questo particolare stato magnetico.[2]

Avanzamento nel campo dell’intelligenza artificiale

Ne conseguirebbe un avanzamento nel campo dell’intelligenza artificiale, in particolare in quella dedita al riconoscimento degli oggetti dalle immagini parziali, anche se quella del miglior riconoscimento delle immagini è solo una delle “capacità intriganti” che un sistema del genere potrebbe permettere.
Un sistema fisico come quello basato sullo spin glass permetterebbe, in sostanza, algoritmi basati sull’intelligenza artificiale più “disordinati ” di quelli che si usano oggi e questo permetterebbe una maggiore flessibilità.

Prima realizzazione sperimentale

Come spiega Saccone, si tratta della prima realizzazione sperimentale di questo tipo di stato magnetico. Lo spin glass è fatto da nanomagneti che sono collocati insieme in modo da formare una rete neurale, uno dei metodi che nel corso degli ultimi anni sta diventando uno dei principali per quanto riguarda la replicazione artificiale della struttura del cervello nel campo dell’intelligenza artificiale.
“Il nostro documento pone le basi di cui abbiamo bisogno per utilizzare praticamente questi sistemi fisici”, spiega il ricercatore.

Sistemi hardware basati sullo spin-glass

I sistemi hardware basati sullo spin-glass rappresentano un tipo di sistema disordinato di nanomagneti. Un sistema del genere lavorerebbe grazie ad interazioni casuali e mostrerebbe “frustrazione”: non si stabilizzerebbe in una configurazione preordinata. In più un sistema del genere potrebbe contare su alcune caratteristiche termodinamiche e dinamiche distinte, che potrebbero rivelarsi molto utili nel campo informatico.
Come spiega lo stesso ricercatore, si tratta di un approccio ancora teorico e sperimentale ma un sistema del genere, qualora fosse fabbricato in futuro, potrebbe lavorare come se fosse una rete neurale di tipo Hopfield (un tipo di rete neurale artificiale ricorrente). Si baserebbe sulla memoria associativa e grazie ad un indizio potrebbe ottenere l’informazione completa. Ad esempio con un’immagine parziale di un volto, la rete neurale potrebbe “ricordare” il volto completo.

Note e approfondimenti

  1. Osservazione diretta di una transizione vetrosa dinamica in una rete artificiale di Hopfield nanomagnetica | Fisica della natura (DOI: 10.1038/s41567-022-01538-7)
  2. La stampa di circuiti su nanomagneti rari dà una nuova svolta all’informatica | Scopri il Laboratorio Nazionale di Los Alamos
  3. Vetri di spin in “Enciclopedia Italiana” (1995)

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