Un articolo pubblicato sulla rivista “Nature Nanotechnology” descrive la creazione da parte di IBM di neuroni artificiali utilizzando materiali a cambiamento di fase (phase-change) per registrare e processare dati. L’azienda ha creato un chip che contiene i dispositivi che costituiscono il “cuore” di questi neuroni e su un chip ce ne possono essere anche milioni. Lo scopo è quello di imitare i neuroni biologici per ottenere progressi nello sviluppo di tecniche neuromorfiche da applicare ad esempio al cognitive computing.
Ci sono vari progetti di sviluppo di chip che imitano le funzioni biologiche dei neuroni e anche IBM ne sta sviluppando vari. Quasi esattamente due anni fa, l’azienda ha svelato il chip del progetto SyNAPSE che emula il cervello umano ma in questo caso è andata oltre. Gli scienziati IBM di Zurigo hanno infatti progettato neuroni artificiali che consistono di materiali a cambiamento di fase, incluso il germanio tellururo di antimonio, una lega conosciuta anche come GeSbTe o GST.
La caratteristica di questo tipo di materiali consiste nel mostrare due stati stabili: uno amorfo, quindi senza una chiara struttura definita, e uno cristallino, che invece è dotato di struttura. Si tratta di materiali del tipo usato per i Blu-Ray riscrivibili. La differenza è che i neuroni artificiali non registrano informazioni digitali bensì analogiche, proprio come le sinapsi e i neuroni nei cervelli biologici.
Nella dimostrazione pubblicata, impulsi elettrici sono stati applicati ai neuroni artificiali con il risultato di ottenere la progressiva cristallizzazione del materiale a cambiamento di fase e alla fine l’attivazione dei neuroni. Sono le basi dell’elaborazione basata su eventi, che ha meccanismi simili a quelli dei neuroni biologici con reazioni agli stimoli.
Questi neuroni artificiali hanno una natura stocastica, cioè c’è un grado di casualità nei risultati dato che dopo un evento tornano a uno stato amorfo che è sempre leggermente diverso rispetto al precedente. Anche in questo caso c’è una similitudine con i neuroni biologici, il cui stato è influenzato da variabili ambientali come la temperatura.
Questo tipo di chip potrebbe essere ideale per effettuare calcoli relativi a problemi legati ad attività in cui l’elemento stocastico ha una forte influenza come varie attività umane, il meteo o il cognitive computing. I test hanno mostrato che il chip di IBM può elaborare grosse moli di dati utilizzando quantità di energia molto limitate.
Come sempre in questi casi, si tratta di prototipi e la strada verso un uso pratico può essere molto lunga. C’è anche il problema di scrivere software che sfrutti le caratteristiche dei neuroni artificiali IBM. I test effettuati da IBM sono promettenti, bisognerà attendere per vedere se le promesse verranno mantenute.
