Un gruppo di ricerca del NIMS ha inventato un dispositivo ionico, definito un decisore ionico, in grado di prendere rapidamente le proprie decisioni sulla base dell'esperienza precedente utilizzando cambiamenti nelle concentrazioni ioniche/molecolari. Il gruppo è poi riuscito a dimostrare il proprio funzionamento. Questo dispositivo è in grado di prendere decisioni adattandosi efficacemente a situazioni mutevoli con un mezzo estraneo alla memorizzazione delle esperienze passate nella memoria del computer o all'esecuzione di calcoli decisionali. Questa invenzione può portare allo sviluppo di nuovi sistemi di intelligenza artificiale (AI) in grado di elaborare le informazioni analogiche utilizzando l'hardware in un modo completamente diverso dai sistemi di intelligenza artificiale convenzionali che elaborano le informazioni digitali utilizzando il software.

Sistemi di intelligenza artificiale in grado di effettuare rapidamente selezioni ottimali in risposta a circostanze mutevoli in vari campi, come informazioni e comunicazioni, produzione, attività economiche e di intrattenimento, sono urgentemente necessarie. Gli sforzi negli ultimi anni si sono concentrati sullo sviluppo di sistemi di intelligenza artificiale basati su computer in grado di elaborare grandi quantità di informazioni utilizzando programmi sofisticati. Però, questi sistemi presentano alcuni problemi:quando vengono utilizzati per risolvere problemi complessi utilizzando grandi quantità di dati, le loro operazioni rallentano e consumano grandi quantità di elettricità.

Questo gruppo di ricerca ha sviluppato un dispositivo ionico decisionale in grado di operare utilizzando fenomeni elettrochimici indotti dal movimento di protoni (H+) all'interno di un elettrolita solido. Quando il dispositivo prende una decisione corretta, gli ioni migrano verso l'elettrodo associato alla decisione. Decisioni corrette ripetute causano una variazione nelle concentrazioni ioniche/molecolari e rafforzano la decisione. Il gruppo di ricerca ha applicato questo meccanismo a una rete di comunicazione radio congestionata ed è riuscito a dimostrare che il dispositivo è in grado di selezionare un canale di comunicazione ottimale (cioè, gamma di frequenze) da assegnare a una data trasmissione al fine di ottenere l'utilizzo complessivo più efficace del canale in relazione alle mutevoli situazioni di congestione. Il dispositivo ha anche dimostrato la capacità di effettuare selezioni di canale ottimali per raggiungere un obiettivo ancora più complesso, cioè., ottenere l'utilizzo complessivo più efficace del canale tra più utenti della rete di comunicazione.

Negli studi futuri, speriamo di sviluppare questa tecnologia in prestazioni più elevate, dispositivi ad alta integrazione e applicarli alla risoluzione di problemi complessi non solo nelle reti di comunicazione ma anche nella produzione e nel commercio finanziario, ecc. Ad esempio, il dispositivo può essere utilizzato per effettuare le selezioni più redditizie tra più opzioni con probabilità di ricompensa dinamiche. Inoltre, prevediamo di applicare questa tecnologia allo sviluppo di sistemi di intelligenza artificiale (cervelli artificiali) che operano secondo un nuovo principio di funzionamento:sistemi decisionali non programmati che pensano come sistemi biologici.

Questo studio è stato pubblicato nella versione online di Progressi scientifici , una rivista scientifica statunitense.