Ci stiamo avvicinando al limite di quanti più microprocessori possono essere sviluppati. Gunnar Tufte propone di costruire computer in un modo completamente nuovo, ispirato dal cervello umano e dalle nanotecnologie.

Gunnar Tufte è un professore di tecnologia informatica, ma la sua ricerca lo ha portato in alcune direzioni sorprendenti. Ora è a capo di un progetto che sta ripensando a come dovrebbero essere costruiti i computer di domani, ispirato dalle neuroscienze e dalla fisica.

Tufte definisce i computer un miracolo nel mondo moderno, ma pensa che i loro transistor si stiano avvicinando all'età della pensione.

"È ora di ripensare ai computer. In linea di principio, sono ancora in costruzione nello stesso modo in cui erano 60-70 anni fa, "dice Tufte.

Tufte crede che la struttura del cervello umano possa ispirare l'architettura per i computer del futuro:auto-organizzati e costruiti con materiali non tradizionali.

Non sta parlando di un cyborg, che è un mix di tecnologia e biologia.

Da oltre 50 anni, le velocità dei microprocessori sono raddoppiate ogni due anni. Tufte crede che non sarà possibile mantenere quel ritmo aggressivo ancora a lungo. Ridurre il numero di componenti rende le macchine inaffidabili. L'aumento del numero di parti le rende ad alta intensità energetica. Un tipico data center consuma la stessa potenza di 40.000 famiglie, e la crescente complessità delle macchine le rende troppo costose da produrre.

Guarda al cervello

Il professore della NTNU crede che il cervello abbia le caratteristiche che i computer dovrebbero avere.

"Il cervello fornisce prestazioni stabili anche se le parti sono instabili, richiede pochissima energia e ha un processo di progettazione auto-organizzato. Se riusciamo a trasferire proprietà come queste dalle reti neurali ai computer, saremo in grado di rivoluzionare il modo in cui produciamo i computer, " Egli ha detto.

Tufte spiega che il cervello svolge molti degli stessi compiti di un computer:elabora le informazioni, esercita il controllo e ha memoria. Ma la struttura è completamente diversa. Le cellule cerebrali si auto-organizzano, e fanno la propria architettura e si adattano costantemente, senza alcun piano generale, Egli ha detto.

"Una cellula è sia costruita che costruttrice. Le reti neurali sono complesse ma all'inizio sono semplici. L'organismo si adatta all'ambiente e al mondo. Quando costruiamo macchine è il contrario, " ha detto. "Costruiamo un computer di parti che sono progettate e prodotte con precisione, e sono assemblati secondo un grande piano per svolgere un compito specifico. La macchina è complicata fin dall'inizio, ma non ha la capacità di svilupparsi".

L'arte di imparare

E mentre dobbiamo programmare un computer per eseguire nuovi compiti o adattarci ad altre tecnologie, il cervello ha la capacità di apprendere.

Dice che la costruzione di questo tipo di computer richiederà un hardware completamente diverso da quello utilizzato nelle macchine odierne, un'idea che viene perseguita in un progetto di ricerca quinquennale che si concluderà nel 2022 parzialmente finanziato dal Consiglio di ricerca norvegese chiamato SOCRATES.

I nanomagneti potrebbero offrire un approccio, Per esempio.

"I magneti sono facili da realizzare, e sono facili da scalare perché sono così semplici e richiedono poca energia. Consentendo l'auto-organizzazione, non dipendiamo dal singolo componente. Uno o più componenti possono differire senza che il risultato sia errato, " lui dice.

Nanomagneti già qui

I nanomagneti sono stati prodotti in NTNU Nanolab, e Tufte e il suo gruppo stanno eseguendo simulazioni di come i magneti possono comportarsi in modo auto-organizzato.

I ricercatori stanno collaborando con i colleghi dell'ETH in Svizzera, l'Università di Sheffield, l'Università di Gand, Università metropolitana di Oslo e Università di York. L'interesse per il finanziamento della ricerca su alternative al processore al silicio è decollato negli ultimi cinque-sei anni, dice Tufte. A livello internazionale, la ricerca attuale include l'uso di nanotubi di carbonio e varie soluzioni molecolari.

Ignora piccoli errori

Ma come possono essere corretti i risultati se l'hardware può guastarsi?

"Si verificano errori quando si ridimensiona. Quindi è necessario compensare con una tecnologia che rileverà gli errori. Ad un certo punto, finirai per utilizzare più risorse per scoprire gli errori che per risolvere il problema. Il cervello ha un'auto-organizzazione sottostante che non dipende dall'affidabilità di una singola cellula cerebrale. Dobbiamo provare a copiarlo, "dice Tuffi.

Tufte dice che il mondo sopravvivrebbe sicuramente anche se i computer di oggi non diventeranno più potenti, ma che lo sviluppo di computer più efficienti ha chiare conseguenze ambientali, sopra tutto il resto.

"Eviteremo di far implodere il pianeta. Ma l'impatto sull'economia e sulla politica sarebbe enorme. Tutto si basa sulla crescita. Personalmente, Lo vedrei come un enorme vantaggio se la crescita si fermasse. Dobbiamo ridurre i consumi, "dice Tufte.