I ricercatori IBM creano i neuroni artificiali

I ricercatori IBM creano i neuroni artificiali

Grazie ai materiali a cambiamento di fase IBM è riuscita a dimostrare il funzionamento di neuroni artificiali stocastici, che possono rappresentare la base per futuri coprocessori neuromorfici. L'intelligenza artificiale è sempre più vicina

di Andrea Bai pubblicata il , alle 18:31 nel canale Scienza e tecnologia
IBM
 

I ricercatori IBM sono stati capaci di realizzare neuroni sintetici capaci di emettere segnali elettrici facendo uso di materiali a cambiamento di fase, questi ultimi spesso usati per la conservazione e l'elaborazione di dati e informazioni. Quanto realizzato rappresenta un passo avanti significativo nello sviluppo di tecnologie neuromorfiche integrate, ultra-dense ed efficienti destinate all'applicazione nel campo del cognitive computing.

Ispirandosi alle funzioni del cervello biologico, da decenni gli scienziati teorizzano la possibilità di imitare le capacità elaborative estremamente versatili proprie di una ampia popolazione di neuroni. Riuscire a farlo a densità elevate e con un consumo energetico comparabile a quanto osservato in natura ha sempre rappresentato, almeno fino ad ora, una sfida decisamente difficile.

Evangelos Eleftheriou, IBM Fellow, spiega: "Da oltre dieci anni stiamo effettuando ricerche sui materiali a cambiamento di fase per le applicazioni nel campo delle memorie e negli ultimi 24 mesi abbiamo riscontrato un progresso significativo. In questo periodo abbiamo scoperto e divulgato nuove tecniche per la memoira e ora stiamo dimostrando la possibilità di realizzare neuroni artificiali basati sul cambiamento di fase, che possono compiere varie primitive computazionali come ad esempio la capacità di rilevare la correlazione tra le informazioni o l'apprendimento senza supervisione".

I neuroni artificiali progettati dagli scienziati IBM a Zurigo sono costituiti da materiali a cambiamento di fase, come ad esempio Germanio-Antimonio-Tellurio (di seguito GST), la cui caratteristica fondamentale è la capacità di poter mostrare due stati stabili, uno amorfo e uno cristallino. Questi materiali sono, tra l'altro, alla base della realizzazione dei supporti Blu-ray riscrivibili.

All'interno dell'articolo pubblicato su Nature il gruppo di ricercatori spiega come applicando una serie di impulsi elettrici ai neuroni artificiali sia stato possibilie cristallizzare in maniera progressiva il materiale a cambiamento di fase, portando in ultima istanza il neurone artificiale a "sparare" un segnale. Si tratta del comportameto descritto dal modello "integrate-and-fire" che spiega le funzionalità elettriche del neurone. Si tratta delle fondamenta dell'elaborazione basata su eventi (event-based computation) e, in linea di principio, sono gli stessi meccanismi alla base delle reazioni che il cervello elabora a seguito di determinati stimoli, come ad esempio quando si tocca qualcosa che scotta.


Un wafer che contiene centinaia di neuroni artificiali (i piccoli rettangoli argentati).

I neuroni biologici sono caratterizzati da membrane che fungono da "porte" per i segnali elettrici e che richiedono l'assorbimento di una determinata quantità di energia. Nei neuroni artificiali creati da IBM è proprio il materiale a cambiamento di fase a compiere questa funzione: in altri termini il segnale passa attraverso quando la membrana di materiale a cambiamento di fase viene colpita da una quantità di corrente sufficiente per passare allo stato cristallino (che nel caso del GST è conduttivo), per poi ritornare a quello amorfo (isolante) dopo un determinato periodo di tempo nel quale il materiale non risponde ad alcun stimolo.

Un'altra caratteristica molto importante di questi neuroni artificiali è rappresentata dalla loro natura stocastica, cioè dalla possibilità di offrire un certo grado di casualità nei risultati. E' un comportamento che si ritrova nei neuroni biologici per via di molte variabili (conduzione ionica, temperatura) e i ricercatori IBM osservano che i neuroni artificiali da loro creati sono in grado di mostrare un comportamento stocastico perché lo stato amorfo in cui essi ritornano dopo un evento è sempre leggermente differente rispetto al precedente stato amorfo.

Sfruttando questi meccanismi i ricercatori spiegano che anche un singolo neurone può essere usato per individuare pattern o scoprire correlazioni in un flusso di informazioni event-based in tempo reale. Ad esempio, in un contesto Internet of Things, sarebbe possibile raccogliere ed analizzare grossi volumi di dati relativi alle condizioni meteo direttamente al punto di raccolta per elaborare più velocemente previsioni accurate. I neuroni artificiali potrebbero essere inoltre impiegati per individuare ricorrenze in transazioni finanziarie o per trovare discrepanze e usare informazioni dei social media per individuare nuove tendenze culturali in tempo reale. Tutto ciò suggerisce la possibilità di usare grandi gruppi di questi neuroni per realizzare coprocessori neuromorfici, cioè in grado di imitare in qualche misura i meccanismi di funzionamento del cervello biologico.

Gli scienziati IBM hanno organizzato circa 500 neuroni artificiali in gruppi e li hanno usati per rappresentare segnali veloci e complessi. I neuroni artificiali hanno mostrato la capacità di sostenere miliardi di cicli di switch che corrispondono a molteplici anni di operazioni ad una frequenza di aggiornamento di 100Hz. L'energia necessaria per ciascun aggiornamento è stata inferiore a cinque picojoule e la potenza media inferiore a 120 microwatt (una comune lampadina da 60W assorbe, appunto, 60 milioni di microwatt).

Tomas Tuma, coautore dell'articolo pubblicato su Nature, ha commentato: "I gruppi di neuroni stocastici a cambiamento di fase, assieme ad altri elementi computazionali come le sinapsi artificiali, potrebbero rappresentare elementi in grado di abilitare la creazione di una nuova generazione di sistemi di elaborazione neuromorfica estremamente densi".

18 Commenti
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Pier220404 Agosto 2016, 18:57 #1
Originariamente inviato da: Redazione di Hardware Upgrade
Link alla notizia: http://pro.hwupgrade.it/news/scienz...iali_63945.html

Grazie ai materiali a cambiamento di fase IBM è riuscita a dimostrare il funzionamento di neuroni artificiali stocastici, che possono rappresentare la base per futuri coprocessori neuromorfici. L'intelligenza artificiale è sempre più vicina

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Queste notizie sono appassionanti e preoccupanti nello stesso tempo, per questo affascinanti.
Anche se il termine Intelligenza Artificiale per me è molto prematura, intelligenza prevede anche un auto-coscienza cognitiva, una morale, comportamenti acquisiti in milioni di anni di evoluzione... mah...

IBM è sempre spinta in ricerche impossibili, mi chiedo qual'è il loro budget annuale nel settore ricerca, sovvenzioni di laboratori e università.
demon7704 Agosto 2016, 19:04 #2
Che spettacolo.
Skelevra04 Agosto 2016, 19:25 #3
Quindi c'è speranza per vegani ed antivaccinisti?







/s, ma neanche troppo.
Doraneko04 Agosto 2016, 20:03 #4
Sarà tipo la storia delle batterie supercapienti o del grafene
Avatar004 Agosto 2016, 20:09 #5
Verrebbe spontaneo dire STOCASTO , ma evito

C' è un bel po' di gente che ne avrebbe bisogno
carlottoIIx604 Agosto 2016, 20:28 #6
Originariamente inviato da: Pier2204
Queste notizie sono appassionanti e preoccupanti nello stesso tempo, per questo affascinanti.
Anche se il termine Intelligenza Artificiale per me è molto prematura, intelligenza prevede anche un auto-coscienza cognitiva, una morale, comportamenti acquisiti in milioni di anni di evoluzione... mah...

IBM è sempre spinta in ricerche impossibili, mi chiedo qual'è il loro budget annuale nel settore ricerca, sovvenzioni di laboratori e università.


stai sereno, li chiamano neuroni solo per fare scena, ma alla fine non c'è assolutamente nulla di tutto questo.
quella che chiamano inteligenza artificiale, non è altro che un programma che tiene conti di imput che secondo il codice sono considerati negativi, e rigirando la seconda volta non percorre più quella strada.
se la chiamassero stupidità artificiale indicherebbe molto meglio di cosa si tratta.
l'auto coscienza, che già di per se stessa e sofisticazione filosofica, non è neanche da citare
Eress04 Agosto 2016, 22:05 #7
Originariamente inviato da: Pier2204
Queste notizie sono appassionanti e preoccupanti nello stesso tempo, per questo affascinanti.
Anche se il termine Intelligenza Artificiale per me è molto prematura, intelligenza prevede anche un auto-coscienza cognitiva, una morale, comportamenti acquisiti in milioni di anni di evoluzione... mah...

IBM è sempre spinta in ricerche impossibili, mi chiedo qual'è il loro budget annuale nel settore ricerca, sovvenzioni di laboratori e università.

Guarda che l'autocoscienza è un concetto molto insidioso. In fondo l'autocoscienza scatta nel momento stesso in cui è attivato un circuito. In quei neuroni artificiali scorre corrente elettrica, ma anche azioni e pensieri. Cos'è esattamente pensare, ci hai mai pensato? Io non escluderei aprioristicamente che un androide del genere abbia autocoscienza. E gli animali non hanno autocoscienza? E le piante? E le stelle? Solo l'uomo l'avrebbe? Beh da quel che si vede in giro, semmai a volte dubito che certe persone ce l'abbiano ma andiamo oltre, anche senza avventurarsi troppo nella filosofia della scienza, ricordo le parole di un noto fisico quantistico, che alla domanda precisa, a che cosa in ultima analisi avrebbe paragonato l'universo, con la sua immensa rete di nodi energetici, rispose sicuro: "a una Mente"
Ermy STi04 Agosto 2016, 23:46 #8
Originariamente inviato da: Eress
Guarda che l'autocoscienza è un concetto molto insidioso. In fondo l'autocoscienza scatta nel momento stesso in cui è attivato un circuito. In quei neuroni artificiali scorre corrente elettrica, ma anche azioni e pensieri. Cos'è esattamente pensare, ci hai mai pensato? Io non escluderei aprioristicamente che un androide del genere abbia autocoscienza. E gli animali non hanno autocoscienza? E le piante? E le stelle? Solo l'uomo l'avrebbe? Beh da quel che si vede in giro, semmai a volte dubito che certe persone ce l'abbiano ma andiamo oltre, anche senza avventurarsi troppo nella filosofia della scienza, ricordo le parole di un noto fisico quantistico, che alla domanda precisa, a che cosa in ultima analisi avrebbe paragonato l'universo, con la sua immensa rete di nodi energetici, rispose sicuro: "a una Mente"


La coscienza di se stessi avviene solo ad un determinato grado di intelligenza che solo l'uomo e pochi mammiferi hanno. Tutto il resto sono discorsi da bar.
Eress05 Agosto 2016, 07:56 #9
Originariamente inviato da: Ermy STi
La coscienza di se stessi avviene solo ad un determinato grado di intelligenza che solo l'uomo e pochi mammiferi hanno. Tutto il resto sono discorsi da bar.

Opinioni
calabar06 Agosto 2016, 17:34 #10
Originariamente inviato da: Eress
Opinioni

In realtà esiste una solida base scientifica sull'argomento, poi naturalmente nulla ci vieta di fantasticare per conto nostro.

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