Le reti neuromorfiche sono strutture formate dall’autoassemblaggio casuale di nanofili d’argento in un circuito. I nanofili d’argento vengono rivestiti con uno strato di polimero dopo la sintesi e le giunzioni tra due nanofili agiscono come interruttori resistivi, una tipologia di struttura spesso paragonata alle neurosinapsi.
Circuiti Neurali
Un gruppo di ricercatori ha realizzato con questi nanofili un piccolo circuito che, secondo loro, potrebbe aiutarli a costruire macchine dotate di cervelli che si comportano e pensano come i nostri.
Il dispositivo, un modello realizzato con i nanofili d’argento, emana correnti elettriche in continuo mutamento che gli scienziati hanno confrontato con diversi stati di attività neurale come l’apprendimento, la veglia e il sonno, secondo un comunicato stampa dell’Università della California a Los Angeles.
il passo successivo è stato quello di analizzare il ruolo della commutazione a giunzione singola nelle proprietà dinamiche della rete neuromorfica ed i ricercatori si sono accorti che la rete passa a uno stato di alta conduttanza sotto l’applicazione di una polarizzazione di tensione superiore a un valore soglia. La stabilità e la permanenza di questo stato vengono studiate spostando la polarizzazione di tensione per attivare o disattivare la rete.
Un modello della rete elettrica con interruttori atomici riproduce la relazione tra gli eventi di commutazione delle singole giunzioni dei nanofili con la formazione o la distruzione del percorso di corrente. Questa relazione si manifesta ulteriormente nei cambiamenti nella scala della legge di potenza 1/f della distribuzione spettrale della corrente.
Si ritiene che le fluttuazioni di corrente coinvolte in questo spostamento di scala derivino da un equilibrio essenziale tra la formazione, la rottura mediata stocastica delle singole giunzioni nanofilo-nanofilo e l’inizio di diversi percorsi di corrente che ottimizzano la dissipazione di potenza.
Questa dinamica emergente mostrata dalle reti di nanofili d’Ag rivestite di polimeri colloca questo sistema nella classe delle reti di trasporto ottimali, da cui si possono trarre nuovi parallelismi fondamentali con le dinamiche neurali e la risoluzione dei problemi di elaborazione naturale.
Caos Ingegneristico
La cosa interessante, quindi, è che mentre l’elettricità scorre attraverso i fili d’argento, la corrente provoca dei cambiamenti nella forma fisica del circuito, alterandone il funzionamento. La ricerca è stata pubblicata su Scientific Reports.
“Questo è un sistema che si pone tra ordine e caos, al limite del caos“, ha dichiarato il biochimico dell’UCLA James Gimzewski nel comunicato stampa. “Il modo in cui il dispositivo si evolve e si modifica costantemente è simile al funzionamento del cervello umano. Può accadere con diversi tipi di modelli di comportamento che non si ripetono“.
Primo Passo
Confrontare un piccolo circuito che cambia nel tempo con l’incommensurabile complessità del cervello umano potrebbe sembrare presuntuoso ma questo dispositivo potrebbe aiutare gli scienziati a lavorare su computer sempre più complessi in grado di affrontare i problemi che i sistemi attuali non possono risolvere.
“Il nostro approccio può essere utile per generare nuovi tipi di hardware che siano sia efficienti dal punto di vista energetico sia in grado di elaborare complessi set di dati che sfidano i limiti dei computer moderni“, ha concluso il ricercatore dell’UCLA Adam Stieg nel comunicato.
