Articolo originale: Nanowire networks learn and remember like a human brain
Human-like intelligence could be physical.
Alon Loeffler | News & opinion
Un team internazionale guidato da scienziati dell'Università di Sydney ha dimostrato che le reti di nanofili possono esibire una memoria a breve e a lungo termine simile a quella del cervello umano.
Secondo le dichiarazioni del dottor Alon Loeffler, uno degli autori dello studio, la ricerca ha permesso di scoprire che le funzioni cognitive di ordine superiore, che normalmente sono associate al cervello umano, possono essere emulate in hardware non biologici.
Questo lavoro si basa sulla precedente ricerca, in cui è stato dimostrato come le nanotecnologie possano essere utilizzate per costruire un dispositivo elettrico ispirato al cervello con circuiti simili a reti neurali e segnalazioni simili a sinapsi.
"Il nostro lavoro attuale apre la strada alla replica dell'apprendimento e della memoria di tipo cerebrale in sistemi hardware non biologici e suggerisce che la natura sottostante dell'intelligenza di tipo cerebrale potrebbe essere fisica".
Reti di nanofili: cosa sono e come funzionano
Le reti di nanofili sono un tipo di nanotecnologia tipicamente costituita da minuscoli fili d'argento altamente conduttivi, invisibili a occhio nudo, ricoperti da un materiale plastico e sparsi l'uno sull'altro come una rete. I fili imitano alcuni aspetti della struttura fisica a rete del cervello umano.
I progressi nelle reti di nanofili potrebbero preannunciare molte applicazioni nel mondo reale, come il miglioramento della robotica o dei dispositivi sensoriali che devono prendere decisioni rapide in ambienti imprevedibili.
"Questa rete di nanofili è come una rete neurale sintetica, perché i nanofili si comportano come neuroni e i punti in cui si connettono l'uno con l'altro sono analoghi alle sinapsi", ha detto l'autore senior, la professoressa Zdenka Kuncic, della Scuola di Fisica. "Invece di implementare un qualche tipo di compito di apprendimento automatico, in questo studio il dottor Loeffler ha fatto un ulteriore passo avanti e ha cercato di dimostrare che le reti di nanofili mostrano un qualche tipo di funzione cognitiva".
I test sulla rete neurale
Per testare le capacità della rete di nanofili, i ricercatori le hanno sottoposto un test simile a un compito di memoria comunemente usato negli esperimenti di psicologia umana, chiamato compito N-Back.
Per una persona, il compito N-Back potrebbe consistere nel ricordare una specifica immagine di un gatto da una serie di immagini feline presentate in sequenza. Un punteggio N-Back di 7, la media delle persone, indica che la persona è in grado di riconoscere la stessa immagine apparsa sette passi indietro.
Applicando la rete di nanofili, i ricercatori hanno scoperto che era in grado di "ricordare" un punto finale desiderato in un circuito elettrico sette passi indietro, il che significa un punteggio di 7 in un test N-Back.
Connessioni sinaptiche come un cervello biologico
"Quello che abbiamo fatto qui è stato manipolare le tensioni degli elettrodi terminali per forzare i percorsi a cambiare, invece di lasciare che la rete facesse da sola. Abbiamo costretto i percorsi ad andare dove volevamo", ha detto il dottor Loeffler. "Quando lo abbiamo implementato, la sua memoria ha avuto un'accuratezza molto più elevata e non è diminuita nel tempo, il che suggerisce che abbiamo trovato un modo per rafforzare i percorsi e spingerli verso la direzione desiderata, e poi la rete lo ricorda".
"I neuroscienziati pensano che questo sia il modo in cui funziona il cervello: alcune connessioni sinaptiche si rafforzano mentre altre si indeboliscono, e si pensa che questo sia il modo in cui ricordiamo preferenzialmente alcune cose, come impariamo e così via".
I ricercatori hanno detto che quando la rete di nanofili viene costantemente rinforzata, raggiunge un punto in cui il rinforzo non è più necessario perché le informazioni sono consolidate nella memoria.
"È un po' come la differenza tra memoria a lungo termine e memoria a breve termine nel nostro cervello", ha detto il professor Kuncic. "Se vogliamo ricordare qualcosa per un lungo periodo di tempo, dobbiamo continuare ad allenare il nostro cervello per consolidarla, altrimenti col tempo svanisce".
"Un compito ha dimostrato che la rete di nanofili è in grado di memorizzare fino a sette elementi a livelli sostanzialmente superiori al caso senza allenamento di rinforzo e con una precisione quasi perfetta con l'allenamento di rinforzo".
