Negli ultimi anni gli scienziati hanno cercato un modo per rendere i computer più simili al cervello umano, in grado quindi di eseguire compiti sempre più complessi, quali il riconoscimento facciale e la traduzione di lingue diverse. Ora questo obiettivo sta divenendo sempre più vicino grazie al lavoro di un gruppo di ricercatori della McCormick School of Engineering della Northwestern University (Illinois, USA) che ha portato alla produzione di un memtransistor. Di cosa si tratta? Scopriamolo insieme.
Negli ultimi anni gli scienziati hanno cercato un modo per rendere i computer più simili al cervello umano, in grado quindi di eseguire compiti sempre più complessi, quali il riconoscimento facciale e la traduzione di lingue diverse. Ora questo obiettivo sta divenendo sempre più vicino grazie al lavoro di un gruppo di ricercatori della McCormick School of Engineering della Northwestern University (Illinois, USA) che ha portato alla produzione di un memtransistor. Di cosa si tratta? Scopriamolo insieme.
Le differenze tra un cervello e un computer
Facciamo un piccolo passo indietro. Un computer possiede due unità distinte per l’elaborazione e per la memorizzazione di dati mentre il nostro cervello può utilizzare i neuroni per entrambi i compiti. Come spiega Mark C. Hersam, a capo dell’esperimento e autore dell’articolo che lo descrive pubblicato su Nature: “Le reti neurali possono eseguire calcoli complessi con un significativamente minore consumo di energia in confronto a un calcolatore digitale”.
In principio fu il memristor
Il team di ricercatori ha sviluppato un nuovo dispositivo: il memtransistor. Questo elemento circuitale opera in maniera più simile a un neurone, riuscendo sia a memorizzare sia a elaborare le informazioni. Il memtransistor, combinando le caratteristiche di un memristor e un transistor, ha anche la possibilità di comprendere più terminali, i quali agiscono quasi come una rete neurale. Cos’è un memristor? Abbreviazione di “memory resistor” è un resistore che “ricorda” la tensione a esso applicata in precedenza. Solitamente i memristor sono dispositivi elettronici a due terminali, in grado di controllare solo un canale di tensione. In un lavoro precedente si era riusciti a ottenere un memristor a tre terminali, proprio per essere utilizzato in circuiti elettronici e sistemi più complessi, come il calcolo neuromorfico.
Cos’è il memtransistor?
I ricercatori hanno adoperato un foglio sottile – nell’ordine di grandezza degli atomi – di solfuro di molibdeno avente l’interfaccia tra cristalliti (microscopici cristalli di cui è composto un materiale policristallino) ben definita, caratteristica che facilita il movimento degli atomi e il cambiamento della resistenza quando viene applicata una tensione alta.
Sempre il professor Hersam ha spiegato: “Proprio perché il solfuro di molibdeno è sottile a livello atomico, è influenzato facilmente da campi elettrici applicati. Questa è la proprietà che ci permette di fabbricare il transistor. Le caratteristiche del memristor, provengono dal fatto che i difetti del materiale sono relativamente mobili, specialmente in presenza dei grain boundary”. Il team è riuscito a riprodurre uniformemente i memtransistor su un intero wafer e ad aggiungere più contatti elettrici, realizzando così un dispositivo a sette terminali, in cui un terminale controlla la corrente tra gli altri sei, avvicinandosi così alla struttura dei neuroni del cervello umano, tutti collegati da più sinapsi in una complessa rete.
Nel comunicato stampa ufficiale dell’università, Mark C. Hersam ha concluso: “Crediamo che i memtransistor possano essere elementi circuitali fondamentali per nuove forme di calcolo neuromorfico. Comunque produrre dozzine di dispositivi, come abbiamo fatto nel nostro articolo, è diverso da realizzarne miliardi, come si fa per i transistor convenzionali delle tecnologie odierne. Finora non abbiamo visto barriere fondamentali che possano impedire ulteriori estensioni del nostro approccio”.
Forse in futuro riusciremo a interfacciarci con computer più simili a noi.
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Image credits: Hersam Research Group
