Neuroni artificiali e mini-cervelli: verso una nuova era dell’intelligenza?

neuroni artificiali e mini-cervelli

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Neuroni artificiali: verso un’energia più efficiente

Un gruppo di ricercatori ha conseguito un risultato significativo, realizzando un componente neuronale sintetico la cui funzionalità è quasi identica a quella di un neurone biologico. Questo elemento fisico, diversamente dalle sue controparti software o modellistiche, reagisce agli stimoli e “decide” come agire, con un consumo energetico estremamente ridotto. Nello specifico, alcuni ingegneri dell’Università del Massachusetts Amherst hanno sviluppato in laboratorio un neurone artificiale che opera a 0,1 volt, esattamente la stessa tensione dei neuroni umani. Le versioni precedenti richiedevano una tensione dieci volte superiore e un consumo energetico cento volte maggiore.

L’essenza di questa innovazione risiede nei nanofili proteici, originati da un microrganismo, il Geobacter sulfurreducens, noto per la sua capacità di produrre elettricità.

Questi sottili conduttori sono stati precedentemente impiegati nella realizzazione di sensori attivati dal sudore o di dispositivi in grado di ricavare energia dall’umidità atmosferica. Ora, essi costituiscono la base per un neurone elettronico che può interagire con le nostre cellule nervose.

Il cervello umano utilizza all’incirca 20 watt, al contrario dei modelli linguistici come ChatGPT che consumano più di un megawatt per attività equivalenti. Affrontare questo significativo divario è considerato una delle fondamentali sfide nella ricerca scientifica attuale. È possibile che questi neuroni artificiali trovino applicazione in protesi o dispositivi impiantabili, consentendo interazioni immediate con il sistema nervoso, eliminando la necessità di ingombranti circuiti di conversione.

Mini-cervelli umani: l’ibrido tra biologia e tecnologia

Sta emergendo una netta convergenza tra i mondi della biologia e della tecnologia. Negli ambienti dedicati alla ricerca scientifica si stanno testando innovative modalità computazionali impiegando reti neuronali umani sviluppate artificialmente. Tali strutture ibride sono capaci di fondere l’elasticità biologica con l’accuratezza delle macchine elettroniche, aprendo le porte a una nuova era per gli apparecchi all’avanguardia.

Realtà imprenditoriali come Cortical Labs dall’Australia hanno creato apparecchiature quali il CL1; questo dispositivo integra approssimativamente 800.000 neuroni umani insieme a circuiterie al silicio. Le cellule sono sostenute da apparati automatici che controllano i parametri vitali come nutrienti e temperatura ambiente. Grazie a un complesso sistema elettrodo-capace ricevono impulsi elettrici e forniscono reazioni pertinenti; ciò permette all’intelligenza artificiale stessa d’imparare modelli comportamentali ispirati ai processi biologici.

In Svizzera esiste poi la piattaforma FinalSpark: essa consente agli studiosi sparsi per il globo non solo d’interagire ma anche d’effettuare ricerche sugli organoidi cerebrali attraverso reti collegate continuamente per il monitoraggio dei risultati ottenuti.

L’efficienza energetica delle reti neuronali biologiche rappresenta un punto distintivo rispetto ai processori tradizionali; infatti un sistema composto da dispositivi CL1, ad esempio, opera con un consumo pari a sole poche decine di watt mentre i modelli più avanzati d’intelligenza artificiale necessitano spesso dell’ordine dei megawatt.

Ciononostante permane una serie notevole di difficoltà da affrontare. I suddetti organoidi si discostano dal concetto ideale del cervello completo: mancano sia della coscienza che della memoria persistente e la ricerca nell’ambito della programmazione biologica risulta incerta e soggetta a fluttuazioni imprevedibili. Inoltre emergono interrogativi etici sostanziali riguardo al consenso degli individui donatori, il potenziale sviluppo di forme rudimentali di consapevolezza ed infine sulla regolamentazione relativa all’impiego commerciale del materiale umano.

Verso un futuro bio-ispirato: implicazioni e riflessioni

La fusione tra neuroni biologici e circuiteria elettronica promette l’emergere di computer ibridi capaci di rivoluzionare il nostro approccio alla costruzione e all’impiego delle macchine stesse. Tali innovazioni possono generare progressi notevoli attraverso molteplici discipline, spaziando dalla medicina fino all’intelligenza artificiale; permetteranno quindi lo sviluppo di strumenti non solo aumentati nella loro efficienza, ma anche fortemente suscettibili agli adattamenti, facilitando interazioni sempre più naturali con gli ecosistemi circostanti.

Ciò nonostante, è imprescindibile gestire con attenzione le questioni etiche ed ergonomiche proprie di questo nuovo ambito d’esplorazione. È imperativo impostare una direzione della ricerca ispirata ai valori della responsabilità e della trasparenza. Accertandosi così che le ricadute positive derivanti dall’implementazione delle suddette tecnologie possano risultarne fruibili da un ampio pubblico mentre i potenziali pericoli vengono opportunamente limitati.

Un Nuovo Paradigma Computazionale: Oltre il Silicio

Con l’emergere dei neuroni artificiali affiancati ai mini-cervelli, stiamo assistendo a una svolta senza precedenti nel campo dell’informatica. Qui non parliamo esclusivamente della semplice sostituzione del silicio; ciò implica invece una fusione con elementi biologici per generare sistemi computazionali che siano sia più intelligenti sia più ecologicamente sostenibili. La cooperazione tra realtà organiche ed elementi sintetici potrebbe inaugurare innovative strategie nella risoluzione delle problematiche globali contemporanee, incluse le crisi energetiche e il bisogno urgente di intelligenze artificiali non solo capaci ma anche comprensibili.

Immagina uno scenario futuro nel quale dispositivi medici impiantabili interagiscono direttamente con il tuo sistema nervoso; essi sarebbero capaci non solo di monitorare incessantemente la tua condizione fisica ma anche di intervenire quando necessario. Oppure considera computer prontamente adattabili al tuo stile di vita che possano ottimizzare i consumi energetici domestici mentre semplificano ulteriormente le tue routine quotidiane. Questi rappresentano solamente alcune delle straordinarie opportunità offerte da queste tecnologie emergenti.

Per avere una visione chiara riguardo all’ampiezza d’impatto rappresentata da questo cambiamento epocale nell’IT, è fondamentale rifarsi a uno principio basilare: l’architettura di Von Neumann.

L’architettura fondamentale per molti degli attuali dispositivi informatici pone una chiara separazione tra la memoria e la CPU; questo porta alla creazione di un collo di bottiglia capace d’impedire rapide operazioni computazionali. Tuttavia, i sistemi bio-ispirati sono in grado di eludere questa restrizione grazie all’integrazione della memoria con il processo cognitivo nello stesso componente: il neurone; si tratta del medesimo principio su cui basa le proprie funzioni anche il nostro cervello.

Inoltre va considerato l’aspetto innovativo della neuromorphic computing, settore emergente dell’informatica ispirato al modello operativo del cervello umano che è focalizzato sullo sviluppo di circuiti capaci d’imitare le reti neurali naturali. L’unione tra questi circuiti avanzati e i cosiddetti neuroni artificiali o mini-cervelli potrebbe dare vita a dispositivi dotati della capacità d’apprendimento autonomo, abilità nel riconoscimento delle strutture complesse nonché capacità decisionali immediate; questo scenario prefigura una rivoluzionaria fase evolutiva nell’ambito dell’intelligenza artificiale.

Fermiamoci a riflettere: quale rilevanza ha per noi come comunità umana l’emergere di tecnologie capaci di pensiero e apprendimento paragonabili ai nostri? Quali sono le restrizioni necessarie da adottare affinché tali innovazioni siano dirette verso finalità condivise positive?

La risposta a queste domande determinerà il futuro dell’umanità.