Un gruppo di ricerca internazionale ha progettato una nuova tipologia di microchip in grado di unificare le funzioni di memoria e di calcolo, ricalcando il funzionamento del cervello biologico. I risultati dello studio, che puntano a ridurre drasticamente i consumi energetici delle reti neurali, sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Nature Electronics. Al progetto hanno preso parte l’Università di Pisa, l’Università di Messina, la Shanghai University e l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne, sotto il coordinamento del professor Andras Kis.
Nelle architetture informatiche convenzionali, l’elaborazione dei dati richiede un continuo trasferimento di informazioni tra il comparto della memoria e il processore, una dinamica che comporta un forte dispendio di elettricità. La mente umana, al contrario, adotta un approccio integrato.
“Il cervello umano riesce ad elaborare enormi quantità di informazioni consumando una frazione dell’energia richiesta dai sistemi di intelligenza artificiale“, spiega Giuseppe Iannaccone, docente del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell’ateneo pisano e autore della ricerca. “Una delle ragioni è che nel cervello i processi di memoria ed elaborazione sono strettamente integrati nelle stesse reti neurali. Nei computer, invece, i dati devono essere continuamente trasferiti tra memoria e processore, con un elevato dispendio energetico”.
Per riprodurre questo livello di efficienza su un circuito, i ricercatori hanno sviluppato memorie elettroniche impiegando materiali bidimensionali dal profilo ultrasottile. Questa configurazione fisica permette di immagazzinare i dati e di eseguire le operazioni matematiche esattamente nello stesso punto del componente. Il traguardo tecnico è stato raggiunto affiancando due composti specifici: il bisolfuro di molibdeno e il bisolfuro di niobio. La loro combinazione permette di abbattere la resistenza di contatto, ovvero uno dei principali ostacoli fisici al passaggio di corrente che finora limitava le prestazioni dei dispositivi bidimensionali.
La nuova architettura presenta una ricaduta pratica immediata, poiché risulta adattabile alle attuali catene produttive basate sul silicio, il materiale standard dell’industria elettronica.
“Un ulteriore vantaggio è che questa nuova tecnologia è compatibile con i chip silicio oggi prodotti dall’industria elettronica”, aggiunge Iannaccone. “La sfida attuale è rendere l’intelligenza artificiale sempre più potente ma anche più sostenibile dal punto di vista energetico e utilizzabile su piccoli sensori e dispositivi autonomi”.
Lo studio si inserisce all’interno delle attività di QUEFORMAL, un progetto su scala europea guidato dallo stesso Iannaccone e dedicato alla realizzazione di componenti elettronici tramite l’impiego di materiali bidimensionali.
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