I computer saranno in grado di imitare il cervello umano?

Molte opere di fantascienza sono state realizzate sull’idea che le macchine diventeranno sempre più umane. Le macchine che pensano, imparano e prendono decisioni allo stesso modo degli esseri umani sono state oggetto di paure speculative anche se scienziati e ingegneri lavorano per crearle.

Mentre The Singularity non si profila all’orizzonte, ci sono stati alcuni sviluppi affascinanti nel mondo dell’intelligenza artificiale e dell’apprendimento automatico che volevamo approfondire.

I ricercatori della Purdue University stanno costruendo hardware ispirato al cervello umano per l’intelligenza artificiale (AI) per aiutare l’IA ad apprendere continuamente nel tempo. L’obiettivo del progetto è rendere l’IA più portatile in modo che possa essere utilizzata in ambienti isolati come nei robot nello spazio o per veicoli autonomi. Incorporando l’IA direttamente nell’hardware anziché eseguirla come software, queste macchine potrebbero funzionare in modo più efficiente.

Gli ingegneri del MIT hanno progettato un chip ispirato al cervello inserendo decine di migliaia di sinapsi cerebrali artificiali, o memristori, su un solo chip più piccolo di un coriandolo. I memristori (transistor di memoria) sono componenti a base di silicio che imitano le sinapsi del cervello umano che trasmettono informazioni. Questo cosiddetto “cervello su un chip” potrebbe un giorno essere integrato in piccoli dispositivi di intelligenza artificiale portatili in grado di eseguire complesse attività di calcolo attualmente eseguite solo dai supercomputer.

E i ricercatori della Northwestern University e dell’Università di Hong Kong hanno sviluppato un dispositivo modellato sul cervello umano che simula l’apprendimento umano. Il dispositivo è in grado di apprendere per associazione tramite transistor sinaptici che elaborano e memorizzano le informazioni allo stesso tempo.

Ecco maggiori dettagli su questi tre progetti che mirano a consentire ai computer di imitare il cervello umano:

Il progetto Purdue

In un articolo pubblicato su Science a febbraio, i ricercatori della Purdue hanno spiegato come i chip dei computer potrebbero ricablarsi dinamicamente per acquisire nuovi dati come fa il cervello, consentendo all’IA di continuare ad apprendere nel tempo.

Per consentire l’apprendimento, il cervello forma continuamente nuove connessioni tra i neuroni. Pertanto, per costruire un computer o una macchina ispirati al cervello, anche i circuiti su un chip del computer devono cambiare. Tuttavia, un circuito che un computer utilizza da anni è lo stesso del circuito che è stato costruito per il computer in fabbrica.

Di conseguenza, i ricercatori devono essere in grado di “programmare, riprogrammare e cambiare continuamente il chip”, secondo Shriram Ramanathan, professore alla School of Materials Engineering della Purdue University, il cui lavoro consiste nello scoprire come i materiali potrebbero imitare il cervello per migliorare l’informatica.

Ramanathan e il suo team hanno costruito un nuovo hardware che può essere riprogrammato con impulsi elettrici su richiesta. Il pensiero del team è che, poiché questo dispositivo è adattabile, sarà in grado di assumere tutte le funzioni necessarie per costruire un computer ispirato al cervello umano.

“Attraverso simulazioni dei dati sperimentali, i collaboratori del team di Purdue presso la Santa Clara University e la Portland State University hanno dimostrato che la fisica interna di questo dispositivo crea una struttura dinamica per una rete neurale artificiale in grado di riconoscere in modo più efficiente schemi e cifre dell’elettrocardiogramma rispetto a reti statiche”, secondo Purdue. “Questa rete neurale utilizza ‘reservoir computing’, che spiega come diverse parti di un cervello comunicano e trasferiscono informazioni”.

Il team ora mira a dimostrarlo su chip di test su larga scala che potrebbero essere sfruttati per sviluppare un computer ispirato al cervello, hanno affermato i ricercatori.

“Brain on a Chip” del MIT

I ricercatori del MIT stanno lavorando verso il giorno in cui le persone “potrebbero essere in grado di portare in giro cervelli artificiali [that can work] senza connettersi a supercomputer, Internet o il cloud”, secondo una dichiarazione.

“Come una sinapsi cerebrale, un memristor sarebbe anche in grado di ‘ricordare’ il valore associato a una data intensità di corrente e produrre lo stesso identico segnale la prossima volta che riceve una corrente simile”, osservava la dichiarazione. “Ciò potrebbe garantire che la risposta a un’equazione complessa, o alla classificazione visiva di un oggetto, sia affidabile, un’impresa che normalmente coinvolge più transistor e condensatori”.

In un articolo pubblicato su “Nature Nanotechnology”, gli scienziati hanno spiegato come il loro chip ispirato al cervello potrebbe ricordare un’immagine in scala di grigi dello scudo di Capitan America – ogni pixel è stato abbinato a un corrispondente memristore sul chip – e ricreare la stessa immagine nitida di lo scudo numerose volte.

Nel documento, i ricercatori del MIT hanno evidenziato il fatto che il suo “brain-on-a-chip” potrebbe essere utilizzato per eseguire attività complesse su dispositivi mobili, attività che attualmente solo i supercomputer possono gestire.

Un dispositivo simile a un cervello simula l’apprendimento umano

Prendendo una pagina dal libro dello psicologo russo Ivan Pavlov, che ha addestrato i cani ad associare il suono di una campana al cibo, i ricercatori della Northwestern e dell’Università di Hong Kong, hanno addestrato il loro dispositivo informatico ad associare la luce alla pressione, secondo una dichiarazione .. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista “Nature Communications”.

Questo nuovo dispositivo imita il cervello utilizzando “transistor sinaptici” elettrochimici per elaborare e archiviare informazioni allo stesso tempo, osserva la dichiarazione. “Queste sinapsi consentono al cervello di lavorare in modo altamente parallelo, tollerante ai guasti ed efficiente dal punto di vista energetico”, osserva la dichiarazione. I transistor organici di plastica del dispositivo funzionano come funziona una sinapsi biologica.

“Con la sua capacità simile a un cervello, il nuovo transistor e il circuito potrebbero potenzialmente superare i limiti dell’informatica tradizionale, incluso il loro hardware che consuma energia e la capacità limitata di eseguire più attività contemporaneamente”, secondo la dichiarazione. “Il dispositivo simile a un cervello ha anche una maggiore tolleranza ai guasti, continuando a funzionare senza problemi anche quando alcuni componenti si guastano”.

Negli attuali sistemi informatici, memoria e logica sono fisicamente separate; tuttavia, l’unione di queste funzioni farebbe risparmiare spazio e ridurrebbe il costo dell’energia. E i polimeri morbidi e simili alla plastica del nuovo dispositivo informatico consentirebbero ai ricercatori di integrarlo nella robotica intelligente, nell’elettronica indossabile e persino nei dispositivi impiantati nelle persone.

Conclusione

Mentre una rivolta robotica è ancora saldamente nel regno della fantascienza, questi progressi sono solo alcuni dei modi in cui gli scienziati stanno lavorando per replicare il macchinario biologico del cervello e che un giorno potrebbero portare a computer che funzionano come il cervello umano.

Leave a Comment