Un chip che mima le funzioni del cervello, Skynet si avvicina

di Manolo De Agostini, 16 novembre, 2011 08:03

Skynet si avvicina, anche se a piccoli passi. La rete rete di supercomputer autocosciente della serie Terminator potrebbe diventare realtà. Realizzare un computer capace di apprendere nuove operazioni come il cervello umano è il sogno di tutti i ricercatori. 

Al MIT di Boston hanno compiuto un passo verso quella direzione, progettando un chip che imita la capacità dei neuroni cerebrali di adattarsi in risposta a nuove informazioni. Questo fenomeno si chiama plasticità sinaptica, ed è definito come "la capacità del sistema nervoso di modificare l'efficienza di funzionamento delle connessioni tra neuroni (sinapsi), di instaurarne di nuove e di eliminarne alcune" (Wikipedia).

Il chip al silicio realizzato al MIT è dotato di 400 transistor e può simulare l'attività di una singola sinapse cerebrale. Nel cervello abbiamo circa 100 miliardi di neuroni, ognuno dei quali forma sinapsi con molti altri neuroni. Le sinapsi sono pressappoco come le piste di silicio che collegano i transistor tra di loro, con la differenza che possono trasportare impulsi elettrici di varia intensità, e non solo "acceso" o "spento". In medicina è il gap tra due neuroni, chiamati presinaptico e postsinaptico. Il primo rilascia nanotrasmettitori, come il glutamato e l'acido γ-amminobutirrico (GABA), i quali si legano ai ricettori della membrana postsinaptica, attivando canali ionici.

Aprendo e chiudendo questi canali si ottiene un cambiamento nel potenziale elettrico di una cellula, e se il potenziale varia in modo elevato, la cellula invia in un impulso elettrico chiamato potenziale d'azione. Questa attività sinaptica dipende dai canali ionici, che controllano il flusso delle particelle cariche come il sodio, il potassio e il calcio. Questi canali sono importanti per due processi conosciuti come long-term potentiation (LTP) e long-term depression (LTD), che rafforzano e indeboliscono le sinapsi.

I ricercatori del MIT hanno così costruito transistor capaci di replicare l'attività di differenti canali ionici. Mentre la maggior parte dei chip opera in modalità binaria on/off, la corrente che scorre nei transistor del nuovo chip lo fa in modo analogico e non digitale. Un gradiente di potenziale elettrico fa sì che la corrente fluisca nei transistor come gli ioni nei canali ionici di una cellula. "Possiamo modificare i parametri del circuito per incontrare specifici canali ionici. Ora abbiamo un modo per catturare ogni singolo processo ionico che accade in un neurone".

Chip usato per imitare i processi neuronali usati nell'apprendimento e per la memoria

Il nuovo chip rappresenta "un significativo passo in avanti negli sforzi di integrare ciò che sappiamo sulla biologia dei neuroni e la plasticità sinaptica all'interno di chip CMOS", ha dichiarato Dean Buonomano, professore di neurobiologia dell'Università della California, aggiungendo che "il livello di realismo biologico è impressionante". A detta di Chi-Sang Poon, ricercatore a capo del progetto, questo chip consentirà ai neuroscienziati di capire maggiormente come funziona il cervello e potrebbe essere usato anche in protesi neurali come retina artificiale.

Questo è solo l'ultimo di diversi progetti di studio che cercano di studiare il cervello e riprodurne le capacità nei chip. La cosa è tutt'altro che semplice, in quanto noi non pensiamo in digitale, come i computer. Negli mesi precedenti abbiamo parlato dei chip cognitivi, dell'uso del materiale dei DVD per creare sinapsi artificiali e anche di reti neurali per capire malattie come la schizofrenia. L'impressione è che ci sia ancora moltissimo lavoro da fare, e a prescindere da battute o considerazioni, la ricerca scientifica è solo all'inizio.

Argomenti interessanti

 
 
Clicca per i dettagli
Segui Tom's Hardware!

Copyright © 2015 A Purch Company. Tutti i diritti riservati. P.Iva 04146420965
Testata registrata presso il Tribunale di Milano, nr. 285 del 9/9/2013, Direttore Responsabile Pino Bruno
powered by
Powerd by Aruba Cloud Powerd by Intel Powerd by Dell