Dall'invenzione del transistor nel 1947, lo sviluppo informatico ha visto un consistente raddoppio del numero di transistor che possono essere inseriti in un chip. Ma quella tendenza, nota come legge di Moore, può raggiungere il suo limite poiché componenti di dimensioni submolecolari incontrano problemi con il rumore termico, rendendo impossibile un ulteriore ridimensionamento.

Nel loro articolo pubblicato questa settimana in Recensioni di fisica applicata autori Jack Kendall, dei neuromorfici della pioggia, e Suhas Kumar, di Hewlett Packard Labs, presentare un esame approfondito del panorama informatico, concentrandosi sulle funzioni operative necessarie per far progredire il calcolo neuromorfo ispirato al cervello. Il loro percorso proposto include architetture ibride composte da architetture digitali, accanto a una rinascita di architetture analogiche, reso possibile dai memristori, che sono resistori con memoria in grado di elaborare le informazioni direttamente dove sono memorizzate.

"Il futuro dell'informatica non consisterà nel stipare più componenti su un chip, ma nel ripensare l'architettura del processore da zero per emulare il modo in cui un cervello elabora in modo efficiente le informazioni, " ha detto Kumar.

"Sono iniziate a emergere soluzioni che replicano il sistema di elaborazione naturale di un cervello, ma sia la ricerca che gli spazi di mercato sono spalancati, "Ha aggiunto Kendall.

I computer devono essere reinventati. Come sottolineano gli autori, "I computer all'avanguardia di oggi elaborano all'incirca tante istruzioni al secondo quanto il cervello di un insetto, " e non hanno la capacità di scalare efficacemente. Al contrario, il cervello umano è circa un milione di volte più grande in scala, e può eseguire calcoli di maggiore complessità a causa di caratteristiche come plasticità e scarsità.

Reinventare l'informatica per emulare meglio le architetture neurali nel cervello è la chiave per risolvere problemi dinamici non lineari, e gli autori prevedono che il calcolo neuromorfico sarà diffuso già a metà di questo decennio.

Il progresso delle primitive di calcolo, come la non linearità, causalità e scarsità, nelle nuove architetture, come le reti neurali profonde, porterà una nuova ondata di computer in grado di gestire problemi di ottimizzazione vincolata molto difficili come le previsioni del tempo e il sequenziamento dei geni. Gli autori offrono una panoramica dei materiali, dispositivi, architetture e strumentazione che devono progredire affinché il calcolo neuromorfico possa maturare. Lanciano un invito all'azione per scoprire nuovi materiali funzionali per sviluppare nuovi dispositivi informatici.

Il loro documento è sia una guida per i nuovi arrivati ​​sul campo per determinare quali nuove direzioni seguire, nonché ispirazione per coloro che cercano nuove soluzioni ai limiti fondamentali dei paradigmi informatici obsoleti.