Chip che mimano il cervello, altro che silicio, li faremo con il miele!

Che le api siano preziose per la loro opera di impollinazione dei fiori è un fatto noto. Ancora meno misteriosi sono i benefici e le proprietà del miele come alimento. Quello che non sapevamo è che il miele potrebbe permetterci di realizzare componenti "eco-friendly" per i computer neuromorfici, ossia sistemi progettati per mimare il comportamento di neuroni e sinapsi che si trovano nel nostro cervello.

Lo sviluppo dei computer neuromorfici vede numerose aziende coinvolte, tra cui Intel e Samsung, nonché atenei di tutto il mondo. Replicare il funzionamento del cervello umano potrebbe consentire di svolgere calcoli in modo molto più rapido usando una frazione dell'energia richiesta dai computer odierni, aprendo la strada a innovazioni senza precedenti. Ad esempio, il supercomputer Fugaku - oggi il migliore al mondo - richiede fino a 28 megawatt, mentre per funzionare il cervello utilizza da 10 a 20 watt circa.

E mentre lo sviluppo prosegue con risultati sempre più interessanti di anno in anno, ingegneri della Washington State University hanno dimostrato (qui lo studio) un modo inedito non solo di creare chip neuromorifici, ma anche di realizzarli in forma organica. I ricercatori hanno dimostrato che il miele può essere usato per dare forma a un memristore, ovvero un componente capace di processare dati e archiviarli parallelamente.

Si tratta di caratteristiche che ricordano da vicino quelle di un neurone umano. "Questo significa che se possiamo integrare insieme milioni o miliardi di questi memristori di miele, questi si possono trasformare in un sistema neuromorfico che funziona in modo molto simile a un cervello umano", ha dichiarato Feng Zhao, professore associato della School of Engineering and Computer Science della WSU e autore dello studio.

I memristori organici sono stati ottenuti processando il miele in una forma solida, frapponendolo tra due elettrodi metallici al fine di realizzare una struttura simile alle sinapsi umane. I memristori così creati sono stati testati, con successo, verificando la capacità di imitare il lavoro delle sinapsi con velocità di accensione e spegnimento rispettivamente di 100 e 500 nanosecondi.

I memristori hanno anche emulato le funzioni della sinapsi note come plasticità dipendente dal tempo di spike e plasticità dipendente dal tasso di spike, che sono responsabili dei processi di apprendimento nel cervello umano e della conservazione di nuove informazioni nei neuroni.

Al momento gli ingegneri della WSU hanno creato i memristori di miele su una scala "micro", ovvero hanno le dimensioni di un capello umano, ma si prevede di passare alla scala nanometrica al fine di raggrupparne molti milioni o addirittura miliardi per creare un sistema neuromorfico completo.

Il cervello umano ha più di 100 miliardi di neuroni con più di 1000 trilioni di sinapsi (connessioni), tra di loro. Ogni neurone può sia elaborare che archiviare dati, il che rende il cervello molto più efficiente di un computer tradizionale e gli sviluppatori di sistemi di calcolo neuromorfico mirano a imitare quella struttura. Per farlo molti ricercatori stanno ancora usando gli stessi materiali impiegati nella produzione dei chip odierni, ma parallelamente diversi ricercatori stanno anche cercando soluzioni biodegradabili e rinnovabili: d'altronde il cervello lo è, perché non creare qualcosa di altrettanto organico?

Il team di Zhao sta conducendo indagini sull'utilizzo di proteine ​​e altri zuccheri come quelli che si trovano nelle foglie di Aloe vera, ma vede un forte potenziale nel miele. "Il miele non si rovina. Ha una concentrazione di umidità molto bassa, quindi i batteri non possono sopravvivere al suo interno. Ciò significa che questi chip per computer saranno davvero stabili e affidabili per molto tempo", ha dichiarato il professore.

I memristori di miele dovrebbero tollerare inoltre i livelli di calore generati dai sistemi neuromorfici, non così elevati quanto quelli raggiunti dai tradizionali transistor. Inoltre, essendo organici, è possibile smaltirli dissolvendoli facilmente in acqua. "A causa di queste proprietà speciali, il miele è molto utile per creare sistemi neuromorfici rinnovabili e biodegradabili", ha dichiarato il professor Zhao non prima di ricordare, simpaticamente, che proprio come i PC convenzionali gli utenti dovranno comunque evitare di versarci sopra il caffè.

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