Il consumo energetico dei data center di tutto il mondo è in aumento. Ciò crea una forte domanda di nuove tecnologie che potrebbero portare a computer efficienti dal punto di vista energetico. In un nuovo studio, i fisici della Radboud University hanno dimostrato che ciò potrebbe essere ottenuto anche utilizzando chip il cui funzionamento è ispirato a quello del cervello umano. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista scientifica Lettere di fisica applicata il 16 maggio.

Rispetto ai nostri computer attuali, il cervello umano utilizza una frazione dell'energia per elaborare la stessa quantità di dati. Ciò è possibile grazie al fatto che il nostro cervello può elaborare i dati in parallelo e archiviarli anche rendendo le connessioni più forti o più deboli.

"Volevamo vedere se potevamo implementare questa proprietà di plasticità in un sistema artificiale e combinarla con la tecnica rapida ed efficiente dal punto di vista energetico per controllare il magnetismo usando la luce, già applicato da tempo, "dicono Johan Mentink e Theo Rasing, entrambi fisici alla Radboud University. "Questo dovrebbe portare a computer intelligenti e efficienti dal punto di vista energetico".

Analogico anziché digitale

La possibilità di un'archiviazione dei dati rapida ed efficiente dal punto di vista energetico mediante il magnetismo è nota da tempo. Lanciando brevi impulsi luminosi su materiale magnetico, gli spin magnetici nel materiale sono capovolti, che trasforma uno 0 in 1, e viceversa. "Ma per far sì che questi magneti si comportino come sinapsi nel cervello, che permetterebbe non solo di memorizzare i dati ma anche di elaborarli, i magneti dovrebbero poter cambiare continuamente, "Spiega Johan Mentink.

"Siamo stati in grado di conferire ai magneti questa proprietà assicurando che lo stato magnetico del materiale cambia gradualmente sotto l'influenza della luce, invece di fare un giro completo in una volta. Questo potrebbe essere paragonato a un orologio analogico che si muove gradualmente, in contrasto con un orologio digitale."

Comportamento di apprendimento dei magneti

Questa nuova proprietà della plastica ha aperto la strada ai ricercatori per costruire una piccola rete neurale artificiale, in cui erano collegate due aree separate del magnete, due sinapsi artificiali. Rasing:"Abbiamo dimostrato che è possibile costruire una rete neurale artificiale usando magneti, che non solo memorizza i dati, ma è anche veramente in grado di classificare i modelli e mostrare comportamenti di apprendimento."

I ricercatori ora vogliono indagare se possono costruire reti neurali più grandi seguendo questo approccio. "Proprio adesso, la rete neurale sta imparando dal feedback che riceve da un computer esterno. A lungo termine, speriamo di trovare un principio fisico per implementare il feedback nel materiale stesso. Ciò avrebbe un impatto significativo sul modo in cui le reti neurali artificiali potrebbero essere applicate nella nostra società, " dice Mentink.