Nuovo dispositivo neuromorfico imita neuroni e sinapsi: intelligenza artificiale sempre più vicina?

Credito: sdecoret, Shutterstock, ID: 1040657359

Attualmente uno dei metodi principali per eseguire il calcolo neuromorfico, ossia per realizzare alla fine un’intelligenza artificiale imitando i meccanismi del cervello umano, risiede nell’utilizzo dei circuiti neuromorfici basati su CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor).

Imitare la complessa rete dei collegamenti dei neuroni e delle sinapsi

Come spiega un comunicato del KAIST (Korea Advanced Institute of Science and Technology), questi circuiti, però, eseguono semplicemente dei collegamenti tra i neuroni e le sinapsi artificiali. In sostanza imitare la complessa rete dei collegamenti dei neuroni e delle sinapsi di un vero cervello è ancora una sfida irrisolta.

Nuovo dispositivo neuromorfico che sostituisce i circuiti neuronali CMOS

Un team di ricerca, guidato dal professore Keon Jae Lee del Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali, ha però fatto un passo in avanti nel percorso che un giorno potrebbe portarci ad una vera simulazione del funzionamento biologico del cervello umano. I ricercatori hanno realizzato un nuovo dispositivo neuromorfico che sostituisce i circuiti neuronali CMOS e che è caratterizzato da una scalabilità molto più elevata nonché da un’efficienza dei costi maggiore.

Memorie a breve e a lungo termine lavorano insieme

Il problema nell’imitare i cervelli umani sta nel fatto che i neuroni e le sinapsi cambiano il loro comportamento in maniera flessibile, a seconda degli stimoli esterni, in sostanza adattandosi all’ambiente. Si tratta di una capacità che è definita anche come “plasticità intrinseca neuronale”. Imitare questo livello di plasticità del cervello e contemporaneamente imitare anche la plasticità sinaptica con un circuito artificiale è molto difficile. In tal senso questo dispositivo neuromorfico potrebbe rappresentare una novità perché le sue memorie a breve e a lungo termine lavorano insieme tramite l’utilizzo di memoria volatile e non volatile. In questo modo il dispositivo può imitare le suddette caratteristiche neuronali e sinaptiche.

Nuovo dispositivo potrebbe agevolare apprendimento rapido delle informazioni

Secondo quanto spiega Keon Jae Lee, le funzioni cognitive, come l’apprendimento oppure la memoria, sorgono quando i neuroni le sinapsi interagiscono. Simulare dunque fedelmente questa interazione è essenziale per realizzare una vera intelligenza artificiale, almeno una che si ispiri al cervello. Questo nuovo dispositivo neuromorfico potrebbe agevolare l’apprendimento rapido delle informazioni da parte degli algoritmi. Uno studio che lo descrive è stato pubblicato su Nature Communications.

Note e approfondimenti

  1. Simultaneous emulation of synaptic and intrinsic plasticity using a memristive synapse | Nature Communications (DOI: 10.1038/s41467-022-30432-2)

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