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14.05.2021 - 08:000

Nuova svolta verso il “cervello quantistico”

Gli scienziati hanno creato un materiale intelligente adattivo e mutevole che si comporta come il cervello umano

Una delle sfide maggiori dell’informatica quantistica è trovare materiali che consentano di poter realizzare la generazione futura dei supercomputer quantistici. Tale traguardo potrebbe oggi essere più vicino grazie al lavoro di un team di scienziati della Radboud University di Nijmegen, nei Paesi Bassi, che ha creato un materiale intelligente adattivo e mutevole che sarebbe in grado di comportarsi proprio come il cervello umano. La scoperta, i cui risultati sono stati pubblicati sull’autorevole rivista scientifica Nature Nanotechnology, potrebbe contribuire allo sviluppo del cosiddetto “cervello quantistico”.
Affinché l’Intelligenza Artificiale funzioni, i computer devono essere in grado di riconoscere schemi e apprenderne di nuovi. Gli attuali supercomputer questo lo fanno già abbastanza bene, ma il problema è che dipendono da un software o da un programma di apprendimento automatico che controlla l’elaborazione delle informazioni in un hardware e ciò, comunque, richiede un alto consumo di energia. Le indagini dei ricercatori dell’Istituto per Molecole e Materiali della Radboud University miravano proprio a implementare algoritmi di apprendimento automatico in hardware basati sulla combinazione di diversi materiali e a scoprire se un componente hardware è in grado di funzionare senza alcun software aggiuntivo.
Gli scienziati hanno scoperto che questo è possibile sviluppando un nuovo materiale intelligente che impara attraverso delle modifiche fisiche. Infatti, gli atomi all’interno del materiale modificano la struttura e le interconnessioni tra di loro mimando le caratteristiche dei neuroni e delle sinapsi nel cervello umano che, come è noto, non è statico ma funziona cambiando se stesso fisicamente e chimicamente. Questo hardware di apprendimento automatico su scala atomica, quindi, non solo memorizza ed elabora le informazioni, ma si adatta anche. Tale mobilità è stata ottenuta inglobando atomi di cobalto in una struttura di fosforo nero.
Le ricerche erano iniziate nel 2018 quando gli scienziati hanno dimostrato per la prima volta che è possibile conservare informazioni nello stato di un singolo atomo di cobalto. Applicando un voltaggio all’atomo, sono riusciti a indurre un cambio di stato tra un valore 0 ed 1, come un neurone. Successivamente è stata sviluppata la tecnologia per creare strutture definite di atomi e la scoperta più sorprendente è stata la capacità di poter variare i collegamenti tra gli atomi al variare dell’input elettrico. Applicando lunghi voltaggi, le sinapsi cambiavano ed il materiale si adattava di conseguenza, mimando difatti la caratteristica delle sinapsi biologiche.
Tale risultato avvicina gli scienziati allo sviluppo di un cervello quantistico più complesso, in grado di adattarsi e cambiare fisicamente a seconda dell’apprendimento delle reti neurali. «Se alla fine potessimo costruire una macchina reale con questo materiale, potremmo costruire dispositivi di calcolo ad autoapprendimento che sono più efficienti dal punto di vista energetico e più piccoli dei computer di oggi. Tuttavia, solo quando capiremo come funziona, e questo è ancora un mistero, saremo in grado di regolare il suo comportamento e iniziare a svilupparlo in una tecnologia», ha dichiarato il responsabile principale del progetto Alexander Khajetoorians.


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