Memcomputer, il calcolatore che imita il cervello

Pubblicato il da Cronache Lodigiane

Chip di un computer e dati in formato digitale: il memcomputer introduce nella microelettronica convenzionale una nuova architettura, in cui le stesse unità di base possono simultaneamente immagazzinare ed elaborare i dati (© Tom Grill/Corbis)
Chip di un computer e dati in formato digitale: il memcomputer introduce nella microelettronica convenzionale una nuova architettura, in cui le stesse unità di base possono simultaneamente immagazzinare ed elaborare i dati (© Tom Grill/Corbis)

Dopo anni di studi teorici, è nato il primo prototipo di memcomputer, un calcolatore di nuova concezione basato sull'interazione di unità di base che memorizzano ed elaborano l'informazione su una singola piattaforma fisica, imitando il funzionamento del cervello. Il dispositivo può affrontare problemi di calcolo inavvicinabili per i computer convenzionali, ma è realizzato con unità di microelettronica standard, e quindi potrebbe essere replicato in qualunque laboratorio(red)

I calcolatori quantistici, le cui unità di base vengono sperimentate in vari laboratori del mondo, sono indicati dagli scienziati come i computer del futuro, perché sarebbero gli unici in grado di superare le limitazioni dei computer convenzionali.
Eppure ricorrere agli stati quantistici di atomi e molecole per immagazzinare ed elaborare i dati non è l'unica via per affrontare compiti di calcolo finora inavvicinabili. Tuttavia è necessario ripensare da capo l'architettura dei computer elettronici, come hanno fatto ricercatori dell'Università della California a San Diego e del Politecnico di Torino guidati dagli italiani Massimiliano Di Ventra e Fabio Traversa.
In un articolo pubblicato su "Science Advances", Di Ventra e Traversa descrivono il memcomputer, un prototipo di computer basato sull'interazione di unità di base, i cosiddetti memprocessori, che memorizzano ed elaborano l'informazione su una singola piattaforma fisica e sono quindi molto vicini, in termini di funzionamento, al cervello umano, che è composto appunto solo da neuroni.
A differenza dei componenti microelettronici convenzionali, che ritornano al proprio stato originario ogni volta che cessa il passaggio di corrente che li attraversa, il memprocessore conserva il proprio stato modificato: in questo modo è in grado non solo di elaborare l'informazione, ma anche di immagazzinarla come una memoria.
Questa caratteristica permette di velocizzare le operazioni numeriche e di conseguenza di espandere enormemente la capacità di calcolo dei computer convenzionali, aprendo la strada allo sviluppo di calcolatori in grado di risolvere problemi di elevata complessità.

I computer attuali effettuano i processi di calcolo con un grande dispendio di energia, poiché la memorizzazione dei dati e la loro elaborazione avvengono in sedi separate, e cioè schematizzando, rispettivamente nell'area di memoria temporanea, la RAM, e nell'unità di elaborazione, nota con l'acronomo CPU. Inoltre, si trovano in difficoltà quando devono risolvere problemi computazionali di grande complessità con grandi insiemi di dati.

In un articolo del 2013, Di Ventra aveva iniziato a delineare i principi teorici di funzionamento del memcomputer insieme con il collega Yuriy Pershin, dell'Uiversità del South Carolina. Lo sviluppo di questo concetto è continuato con la pubblicazione quest'anno di un altro lavoro in cui Di Ventra e Traversa hanno dimostrato per via teorica che le macchine di memcomputing sarebbero in grado di risolvere in modo efficiente problemi teorici di particolare difficoltà, denominati problemi NP-completi.

In questo nuovo studio, gli autori hanno realizzato infine ciò che hanno ideato: un prototipo di memcomputer che ha dimostrato di poter risolvere uno di questi difficili problemi. Invece di viaggiare avanti e indietro tra un componente e l'altro, i dati del memcomputer sono inviati direttamente al processore di memoria computazionale, costituito da celle di memoria tra loro interagenti, che è in grado di comprimere e preservare l'informazione.

Uno degli aspetti più interessanti dello studio è che il prototipo è stato realizzato usando unità di microelettronica standard, e quindi potrebbe essere replicato in qualunque laboratorio.

http://www.lescienze.it/news/2015/07/06/news/memcomputer_potenza_di_calcolo-2678793/