Una rete disordinata in grado di rilevare schemi ordinati:sembra contraddittorio, ma si avvicina alla descrizione del modo in cui funziona il cervello. I ricercatori dell'Università di Twente hanno sviluppato una tale rete ispirata al cervello basata sulla tecnologia al silicio che può essere utilizzata a temperatura ambiente. Fa uso di proprietà dei materiali che i progettisti elettronici di solito evitano. Grazie alla "conduzione saltellante, " il sistema evolve verso una soluzione senza fare uso di elementi pre-progettati. I ricercatori pubblicano il loro lavoro in Natura il 15 gennaio 2020.

Il cervello è molto bravo a riconoscere gli schemi. L'intelligenza artificiale può fare di meglio in alcuni casi, ma questo ha un prezzo:ci vuole un'enorme potenza di calcolo, mentre il cervello consuma solo 20 watt.

L'industria dei semiconduttori sta ora abbracciando nuove strategie di progettazione di computer ispirate alla funzione cerebrale, come il processore Loihi di Intel, che ha neuroni e sinapsi. Ancora, imitare un singolo neurone richiede migliaia di transistor e il cervello ha decine di miliardi di neuroni. La miniaturizzazione è un approccio a questa scala, ma la tecnologia sta raggiungendo limiti fisici. La nuova rete di atomi di droganti disordinati, ora presentato in Natura è un approccio diverso:non utilizza neuroni predefiniti o altri circuiti, ma fa uso delle proprietà del materiale per evolvere verso una soluzione. Questo approccio altamente controintuitivo è efficiente dal punto di vista energetico e non occupa molto spazio superficiale.

saltellando

Nell'elettronica, il drogaggio è un modo ben noto per influenzare le proprietà dei transistor introducendo deliberatamente impurità nel cristallo di silicio in una concentrazione sufficientemente elevata da ottenere l'effetto desiderato. In questo caso, l'uso di una concentrazione di boro molto più bassa si traduce in un regime che i progettisti di circuiti preferiscono evitare.

Questo è esattamente il regime in cui opera la rete disordinata. La conduzione ora avviene tramite elettroni che saltano da un atomo di boro all'altro:questa "conduzione saltellante" è, in un modo, paragonabile ai neuroni che cercano collaborazione con altri neuroni per fare una classificazione. Come esempio, la rete è alimentata con 16 basic, modelli a quattro cifre. Ogni pattern produce un segnale di uscita diverso. Con questi 16 come base, è possibile riconoscere un database con lettere scritte a mano con elevata precisione e velocità, Per esempio. Il componente di base ha ora un diametro di 300 nanometri, ha circa 100 atomi di boro e consuma circa 1 microWatt di potenza.

Nei futuri sistemi che utilizzano questo tipo di rete, il riconoscimento del modello può essere fatto localmente, senza utilizzare la potenza di calcolo a distanza. Nella guida autonoma, Per esempio, molte decisioni devono essere prese sulla base del riconoscimento. Ciò implica un potente sistema informatico di bordo o una comunicazione a banda larga con il cloud, probabilmente anche entrambi. Il nuovo approccio ispirato al cervello implicherebbe un minor trasporto di dati, quindi l'industria automobilistica è già interessata al nuovo approccio UT. Questo tipo di calcolo, chiamato "edge computing, " può essere utilizzato anche per il rilevamento del volto, Per esempio.

La carta, "Classificazione con una rete di atomi droganti disordinati in silicio, " è pubblicato in Natura . Nello stesso numero, esiste una recensione correlata intitolata "Evoluzione dei circuiti per l'apprendimento automatico".