Wireless power, catoms, sensori neuronali e robot nel futuro di Intel

Il primo ambito preso in esame da Rattner riguarda quella serie di ricerche, tecniche e tecnologie che permettono di realizzare gli elementi (i chip, i processori, i circuiti integrati) che danno modo ad una macchina di esprimere una capacità computazionale. Sebbene una elevata capacità computazionale non rappresenti da sola l'essenza di un'intelligenza artificiale, ne costituisce comunque un fondamento estremamente importante.

E' necessario infatti porre un'importante distinzione tra l'intelligenza comunemente intesa come l'insieme delle funzioni cognitive dell'individuo e il concetto di intelligenza artificiale, ove con quest'ultima si intende la capacità di una macchina di eseguire algoritmi in grado di simulare le funzioni proprie del cervello umano. Si può così scindere l'aspetto in due parti: innanzitutto la necessità di formalizzare le funzioni del cervello per ricondurle ad un modello matematico e scriverne, appunto, gli algoritmi. In secondo luogo la realizzazione di una macchina in grado di poter eseguire tali algoritmi. Se il primo rappresenta un problema tutt'altro che semplice, meno complessa sembra la sfida posta dal secondo problema, in quanto l'esecuzione di algoritmi dipende esclusivamente da capacità computazionali.

La base attuale della computazione è rappresentata dalle tecnologie dei circuiti integrati, il cui progresso è scandito dalla ben nota legge di Moore. Fino ad oggi il cuore della tecnologia dei circuiti integrati è stato rappresentato dal silicio, elemento chimico semiconduttore per antonomasia, lo studio delle cui proprietà ha permesso di realizzare tutti i più importanti progressi nel campo dei processori e degli integrati degli ultimi decenni.

Abbiamo detto "fino ad oggi", in quanto il silicio sarà utilizzato ancora negli anni a venire, ma l'interrogativo pù pressante al quale si cerca di dare una risposta da qualche tempo è: fino a quando il silicio riuscirà a supplire alle esigenze di maggiore integrazione? Riuscirà a sostenere la crescita esponenziale dei prossimi quarant'anni, il lasso di tempo che potrebbe separarci dalla presa di contatto con la prima singolarità tecnologica?

Le tecnologie produttive basate sul silicio sono arrivate ad oggi a permettere di realizzare transistor con un gate delle dimensioni di 45 nanometri. Nei suoi laboratori Intel sta lavorando per ultimare il processo produttivo a 32 nanometri, rispettando la tabella di marcia prefissata. Ma cosa sarà possibile fare oltre i 32 nanometri? Vi sono alternative alla tecnologia CMOS (Complementary MOS) e, se sì, quali?

Prova a dare una risposta a queste domande il dottor Mike Garner, responsabile della divisione di Intel che si occupa di ricerche sui nuovi materiali. Garner illustra che per spingere l'evoluzione ed il progresso oltre la barriera dei 32 nanometri sono allo studio diverse possibilità. Non solo, appunto, l'impiego di materiali alternativi ma anche strutture di base completamente nuove, come il transistor a tre gate. Tale struttura è caratterizzata da importanti differenze rispetto ai normali trasnistor attualmente realizzati: innanzitutto la presenza di tre gate invece di uno solo ed, in secondo luogo, uno sviluppo in tre dimensioni a differenza degli attuali transistor planari. La presenza di tre gate permette in sintesi di triplicare l'area a disposizione per ogni transistor per la trasmissione dei segnali elettrici con un impatto minimo sulle dimensioni complessive del transistor all'interno dell'architettura del processore.

Non solo: questa struttura permetterebbe impiegare materiali diversi dal silicio, (gallio, indio e arsenio i candidati principali) caratterizzati da proprietà fisiche che consentono un più veloce spostamento di elettroni. Ciò consentirebbe di realizzare integrati dalle maggiori velocità di calcolo, più elevata densità di integrazione e minor consumo energetico grazie anche ad una minore dispersione di corrente.

Un progetto di questo tipo è comunque riconducibile alla struttura CMOS: il vero problema, pertanto, si presenterà quando le tecnologie avranno spremuto al massimo le potenzialità di miniaturizzazione della CMOS. Arrivati a questo punto, sebbene Garner sia convinto che la Complementary MOS rappresenterà una piattaforma di progresso tecnologico ancora per molto tempo, si dovrà obbligatoriamente abbracciare lo sviluppo di tecnologie basate su caratteristiche fisiche diverse da quello della carica elettrica, come ad esempio lo spin elettronico o le proprietà dei quanti. In questo campo promettenti sono le tecnologie basate sul carbonio, come i nanotubi o i nastri di grafene, che permetterebbero di combinare sia gli effetti elettronici, sia gli effetti quantistici e/o spintronici abilitando l'accesso ad una logica computazionale basata non più su due soli stati (il sistema binario: on e off, 1 e 0) socchiudendo così le porte ad un mondo del quali ancora non è possibile comprenderne appieno le potenzialità.