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Ecco i chip per emulare il cervello umano

Una nuova generazione di chip, del tutto innovativi per modalità di progettazione e costruzione, sono stati messi a punto dai ricercatori IBM nell’ambito delle ricerche per computer in grado di emulare le capacità di percezione, azione e cognizione del cervello umano.

Si tratta dei primi modelli di chip neurosinaptico, ovvero capaci di ricreare – attraverso algoritmi e circuiti di silicio avanzati – quanto avviene in natura tra i neuroni basati su potenziali d’azione (spiking neurons) e le sinapsi nei sistemi biologici, come il cervello. I primi due prototipi di chip sono già stati costruiti e sono attualmente in fase di test.

Pur non contenendo elementi biologici, i primi prototipi di chip per il cognitive computing – come viene chiamato questo modello di elaboratore elettronico, vicino, molto vicino a come funziona il cervello umano – di IBM utilizzano circuiti di silicio digitali ispirati alla neurobiologia, per costituire ciò che si definisce un “nucleo neurosinaptico” con memoria integrata (sinapsi replicate), calcolo (neuroni replicati) e comunicazione (assoni replicati).  

IBM ha due progetti di prototipi funzionali. Entrambi i nuclei sono stati fabbricati in SOI-CMOS a 45 nm e contengono 256 neuroni. Un nucleo contiene 262.144 sinapsi programmabili, mentre l’altro contiene 65.536 sinapsi in grado di apprendere. Il team IBM ha dimostrato con successo applicazioni semplici, quali navigazione, visione artificiale, riconoscimento di modelli, memoria associativa e classificazione.  

L’architettura generale del cognitive computing di IBM è una rete on-chip di core leggeri, che creano un unico sistema integrato di hardware e software. Questa architettura, diversamente dal  tradizionale calcolo di von Neumann, non ha una programmazione impostata, integra la memoria con il processore e emula l’elaborazione distribuita, parallela e guidata dagli eventi del cervello umano.

L’obiettivo a lungo termine di IBM è costruire un sistema di chip con dieci miliardi di neuroni e centinaia di trilioni di sinapsi, con consumi di appena un chilowatt di potenza e dimensione inferiore a due litri di volume.  

I chip del futuro potranno “ingerire” le informazioni da ambienti complessi del mondo reale, attraverso diverse modalità sensoriali, e agire attraverso diverse modalità motorie in modo coordinato e dipendente dal contesto.
Ad esempio, un sistema di cognitive computing che monitora l’approvvigionamento idrico mondiale potrebbe contenere una rete di sensori e attuatori che registrano e riferiscono dati quali temperatura, pressione, altezza d’onda, acustica e marea oceanica, ed emettono allarmi tsunami sulla base del suo processo decisionale. Allo stesso modo, un negoziante che rifornisce gli scaffali potrebbe utilizzare un guanto tecnologico che monitora l’aspetto, l’odore, la consistenza e la temperatura, per individuare i prodotti guasti o contaminati. Interpretare i dati in tempo reale che arrivano a una velocità vertiginosa sarebbe un’impresa immane per i computer odierni, mentre risulterebbe naturale per un sistema ispirato al cervello umano.   

I chip per il cognitive computing sono stati costruiti nello stabilimento IBM di Fishkill, N.Y. e sono attualmente in fase di test presso i laboratori di ricerca di Yorktown Heights, N.Y. e San Jose, California.

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This entry was posted on August 26, 2011 by in Innovazione, News, Tecnologia and tagged , , , , .
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