Alfonso Maruccia

Il supercomputer felino con cuore di memristore

I ricercatori preparano la strada alla simulazione di una struttura cerebrale complessa. Soprattutto grazie al componente candidato a sostituire il transistor nei microchip di domani

Roma - Wei Lu, ingegnere informatico e ricercatore dell'Università del Michigan, dice di voler mandare in pensione gli algoritmi da supercomputer già usati da IBM per riprodurre il funzionamento del cervello di un gatto. Molto più adatti al compito, sostiene il professor Lu in uno studio in via di pubblicazione sulla rivista Nano Letters, sono quei memristori apprezzati per le loro tante qualità in funzione di sostituti dei microchip al silicio.

BlueMatter, la simulazione al supercomputer che è riuscita l'anno scorso a replicare i meccanismi interni della corteccia cerebrale del felino domestico più amato della storia dell'umanità, è un risultato impressionante ma rimane abbondantemente indietro in quanto a velocità di esecuzione rispetto alla materia grigia e pulsante del felino di cui sopra. Con i suoi 140mila processori è in grado di riconoscere un volto come un gatto, ma lo fa con una velocità 83 volte inferiore rispetto alla sua controparte organica.

Il problema, spiega il professor Lu, è che le moderne tecnologie informatiche basate sui transistor al silicio non sono adatte a replicare il funzionamento flessibile e la plasticità di un sistema neurale anche se (relativamente) semplice come quello appartenente al cervello di un gatto. Le sinapsi possono essere considerate alla stregua di elementi computazionali analogici, capaci di registrare le informazioni associate all'apprendimento quando i sensi (come la vista) registrano e inviano picchi di tensione elettrica simultanei attraverso i nervi.
I memristori rispondono a questo genere di "pulsazioni" elettriche allo stesso modo delle sinapsi biologiche, dice Lu, e impiegando network massivi di memristori sarebbe possibile simulare le funzioni cerebrali (certamente dei gatti ma non solo) molto più velocemente e in maniera economicamente conveniente rispetto a qualsiasi supercomputer di sorta.

"Stiamo costruendo un computer nello stesso modo in cui la natura costruisce un cervello", dice il professor Lu nella sua ricerca. "L'idea è usare un paradigma completamente diverso rispetto ai computer convenzionali - continua ancora Lu - Il cervello del gatto rappresenta un obiettivo realistico perché è molto meno complesso di un cervello umano sebbene ancora estremamente difficile da replicare in complessità ed efficienza".

Alfonso Maruccia
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23 Commenti alla Notizia Il supercomputer felino con cuore di memristore
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  • Finalmente arrivano, passeranno ancora 10 o 15 anni, ma non vedo l'ora di poter interagire con loro. Purtroppo bisognerà inventare un nuovo tipo di linguaggio in queanto dubito che gli attuali linguaggi siano adattabili, a meno di non interporre un layer che simuli gli attuali processori binari, ma sarebbe un controsenso.

    Penso che uno dei primi utilizzi che scopriremo sarà nella musica, infatti nessun mp3 o altro formato digitale può competere con la qualitá e ricchezza armonica di un concerto dal vivo... o di un disco al vinile con amplificatore a valvole.

    con il memstore invece potremo avere un ipod analogico che può riprodurre la musica senza fruscii e con l'ampizza di banda e armonica originale, e non una simulazione rarefatta come siamo abituati ora.

    ciao,
    MaX
    non+autenticato
  • I computer attuali funzionano con una logica binaria basata su due valori solamente,0 e 1. Ma e' palesemente antiquata,in quanto si possono avere infiniti valori tra lo 0 e l'1. Percio' bisogna che inventino un paradigma totalmente nuovo,basato sulla logica fuzzy.
    non+autenticato
  • - Scritto da: mario
    > I computer attuali funzionano con una logica
    > binaria basata su due valori solamente,0 e 1. Ma

    beh è il meglio che si può fare con gli attuali strumentiOcchiolino

    > e' palesemente antiquata,in quanto si possono
    > avere infiniti valori tra lo 0 e l'1. Percio'

    purtroppo solo dal punto di vista matematico è così, in natura pure il condensatore ad esempio è un'entità discreta che ha una risoluzione massima e valori max e min per tensione e corrente

    ovviamente rispetto alla logica binaria ha miliardi di stati possibili

    > bisogna che inventino un paradigma totalmente
    > nuovo,basato sulla logica
    > fuzzy.

    la logica fuzzy è implementabile già oggi sui computer digitali, ovviamente "accelerarla" in hardware sarebbe meglio

    il problema è che a livello teorico la logica fuzzy è un campo aperto e non si hanno risposte soddisfacenti, motivo per cui si rimane ancora oggi con la logica aristotelica
    non+autenticato
  • il problema è che ragioniamo con "logica binaria" ,mentre dovremmo ragionare con "logica analogica". il fatto che tra 1 e 0 ci possano essere miliardi di valori, significa che già stiamo campionando l'infinito, si perchè tra 1 e 0 ci sono infiniti valori non miliardi, quindi in analogico non valgono tutti gli algoritmi finora sviluppati, non possiamo pensare neppure di usare i sistemi di immagazinamento attuali. Un HD o un Disco flash usa una logica binaria. Persino le trasmissioni dati vengono poste in discussione, praticamente viene posta in discussione tutta la nostra moderna tecnologia.

    I nostri linguaggi di programmazione non vanno bene, perchè se ad una variabile assegni per esempio un valore numerico di 255, come fai a spiegarlo ad un memstore che NON ha scalini ma un infinito numero di possibilità da 0 al massimo voltaggio? Un memstore è come un potenziometro a carbone usati fino a 30 anni fa, bastava una leggerissima rotazione per cambiare il valore di resistenza.

    CMQ sono daccordo che implementare una logica fatta di memstore in un cirquito binario è relativamente semplice e sicuramente è la strada da percorrere.

    CMQ il futuro è analogico!! A bocca aperta anche perchè è una occasione giotta per cambiare TUTTO il parco macchine del mondo... secondo voi il mercato si fará sfuggire l'occasione?


    ciao
    MaX
    non+autenticato
  • - Scritto da: max
    > Finalmente arrivano, passeranno ancora 10 o 15
    > anni, ma non vedo l'ora di poter interagire con
    > loro. Purtroppo bisognerà inventare un nuovo tipo
    > di linguaggio in queanto dubito che gli attuali
    > linguaggi siano adattabili, a meno di non
    > interporre un layer che simuli gli attuali
    > processori binari, ma sarebbe un
    > controsenso.
    >

    non c'è nessun motivo per cui un memristore non possa essere usato per implementare un circuito binario

    pure i transistor fet sono componenti analogici ma generano tensioni prestabilite ( che rappresentano appunto 1 e 0 )

    il problema poi non è dei linguaggi, perchè un linguaggio già di per sè non è binario, infatti si suda per rappresentare numeri floating point con stringhe di 2 soli simboli

    di per sè i linguaggi non sono legati alla logica binaria

    > Penso che uno dei primi utilizzi che scopriremo
    > sarà nella musica, infatti nessun mp3 o altro
    > formato digitale può competere con la qualitá e
    > ricchezza armonica di un concerto dal vivo... o
    > di un disco al vinile con amplificatore a
    > valvole.
    >

    beh piuttosto quello che avremo sarà una maggiore capacità di memorizzazione dei singoli componenti/bit

    oggi hai 2 valori, domani avrai migliaia di valori per bit

    alla fin fine pure i componenti elettronici come i resistori o i condensatori hanno dei limiti di tensione/corrente e una risoluzione sotto la quale non possono andare

    pensa ad esempio ai circuiti in silicio che possono raggiungere max 30 ghz

    come vedi in natura tutto è discreto, la continuità ( com'è espressa in matematica ) non esiste realmente


    > con il memstore invece potremo avere un ipod
    > analogico che può riprodurre la musica senza
    > fruscii e con l'ampizza di banda e armonica
    > originale, e non una simulazione rarefatta come
    > siamo abituati
    > ora.
    >

    beh quello puoi farlo già oggi, a patto di avere una profondità di bit adeguata e una frequenza di campionamento abbastanza alta e ovviamente non comprimere i dati originali

    gli mp3 hanno i problemi di cui parli perchè tagliano volutamente determinate bande di frequenza per ridurre la dimensione dei flussi di dati che rappresentano la musica
    non+autenticato
  • - Scritto da: collione

    > beh quello puoi farlo già oggi, a patto di avere
    > una profondità di bit adeguata e una frequenza di
    > campionamento abbastanza alta e ovviamente non
    > comprimere i dati
    > originali
    >
    > gli mp3 hanno i problemi di cui parli perchè
    > tagliano volutamente determinate bande di
    > frequenza per ridurre la dimensione dei flussi di
    > dati che rappresentano la
    > musica


    guarda... si potrebbe campionare non a 44.000 ma a 440.000 hz con 1024 bit e senza compressione che la musica generata sará sempre una rappresentazione neppure passab ile rispetto ad un disc a vinile o a un nastro. Il problema è che se fai attenzione senti che le attuali registrazioni digitali sono gracchianti rispetto a quelle analogiche... sai perchè? Le forme d'onda formano sempre dei gradini, perchè fondamentalmente sono delle onde quadre modulate.

    Ma ho fiducia nel progresso e nel mercato.
    Vedrai che appena possibile metteranno sul mercato nuovi computer con nuovi linguaggi analogici e nuovi metodi di trasmissione dati. Ti rendio conto che stiamo parlando di cambiare tutto il parco macchine del mondo a tutti i livelli? Ti immagini i guadagni? buff!!!

    Si potrebbe dire che non lo faranno visto gli alti costi, che è inviabile, ecc.
    Sicuramente non sar cosa dall'oggi al domani, ma poco alla volta ci sarà una rivoluzione... la stessa avvenuta con l'avvento del digitale.. .vi ricordate il mitico sinclair ZX80 bianco?
    Ci sono voluti ben 20 anni ancora prima di affermare il digitale in praticamente tutti i campi, ed ora è tempo di tornare indietro per il bene del mercato... un po' meno per i nostri portafogliTriste

    ciao
    MaX
    non+autenticato
  • - Scritto da: max
    > Ma ho fiducia nel progresso e nel mercato.
    > Vedrai che appena possibile metteranno sul
    > mercato nuovi computer con nuovi linguaggi
    > analogici e nuovi metodi di trasmissione dati. Ti
    > rendio conto che stiamo parlando di cambiare
    > tutto il parco macchine del mondo a tutti i
    > livelli? Ti immagini i guadagni? buff!!!

    Nel mondo dell'informatica si cerca sempre una certa interoperabilità, le migrazioni si fanno sempre in un arco di tempo predeterminato. Stiamo ancora passando dai processori 32 bit a quelli 64 bit, figuriamoci per cambiamenti così grandi...
    non+autenticato
  • >
    > guarda... si potrebbe campionare non a 44.000 ma
    > a 440.000 hz con 1024 bit e senza compressione
    > che la musica generata sará sempre una
    > rappresentazione neppure passab ile rispetto ad
    > un disc a vinile o a un nastro. Il problema è
    > che se fai attenzione senti che le attuali
    > registrazioni digitali sono gracchianti rispetto
    > a quelle analogiche... sai perchè? Le forme
    > d'onda formano sempre dei gradini, perchè
    > fondamentalmente sono delle onde quadre
    > modulate.

    LOL.
    Sia registrazione su nastro o vinile che su digitale sono rappresentazioni imperfette della musica originale.
    La differenza è che il vinile ed il nastro risentono di rumore analogico, che introduce un determinato discostamento dall'originale e non si può evitare mai del tutto; inoltre ogni volta che gli oggetti sono toccati o riprodotti si deteriorano ed il rumore aumenta.
    In digitale il rumore è dovuto ad un'approssimazione dell'audio originale decisa in partenza, che tuttavia rimane uguale a sè stesso. Una volta che l'approssimazione è tale da oltrepassare il limite di quello che l'orecchio umano riesce a discernere, la riproduzione può essere a tutti gli effetti indistinguibile da quella originale. E lo sarà sempre.

    Tra l'altro anche l'orecchio non è appunto perfetto... quindi andare oltre una certa soglia di rumore (cosa che tecnicamente in digitale si potrebbe "sempre" fare, in analogico no) non ha nemmeno senso.
  • Secondo il filosofo Nick Bostrom (è cmq una posizione abbastanza condivisibile), quando (e SE) si sarà in grado di simulare il cervello umano nella sua interezza, saremo arrivati alla singolarità tecnologica.
    E da quel punto in poi i computer potranno pensare, almeno per quanto riguarda il problem solving, sostanzialmente come noi... e progressivamente meglio...

    Un link:
    http://www.philosophy.ox.ac.uk/__data/assets/pdf_f...
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    Modificato dall' autore il 19 aprile 2010 19.33
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  • il problema imho non è creare dispositivi hardware in grado di funzionare come il neurone ma piuttosto capire qual'è l'algoritmo alla base del cervello

    infatti loro usano il gatto proprio perchè ha un cervello semplice rispetto a noi e in pratica stanno cercando di mapparlo per intero, una sorta di fotocopia ma di fatto è come avere una fabbrica e un microscopio a forza atomica e copiare gate per gate un core i7

    alla fine hai creato una copia del core i7 ma non hai comunque capito come funziona

    è più importante invece capire secondo quale logica funziona il cervello umano, perchè è possibile tra 30 anni arrivare a copiare il cervello del gatto ma il cervello umano è miliardi di volte più complesso e non basteranno secoli per riuscire a mapparlo tutto

    poi alla fine fotocopiando un cervello ottieni una copia di uno specifico cervello in uno specifico stato, il che potrebbe significare avere un oggetto che non è in grado di continuare la sua evoluzione/sviluppo

    il problema è e rimane quello di capire l'algoritmo del cervello più che i componenti elettronici usati nel cervello

    tentare di capire come funziona un processore ricreando il transistor non aiuta, perchè dal transistor al processore c'è una differenza di complessità stellare
    non+autenticato
  • attento!!! stai per sfiorare argomenti teoligici. Hai quesi ammesso che solo Dio può creare un cervello funzionante in gradi di progredire. A bocca aperta
    non+autenticato
  • Sarà, ma io non ho ancora capito chi ha creato Dio...
    non+autenticato
  • - Scritto da: Polemik
    > Sarà, ma io non ho ancora capito chi ha creato
    > Dio...

    L'uomo, che tra l'altro ha creato anche l'Unicorno Rosa Invisibile.
    non+autenticato
  • Si, va be', ma allora chi ha creato l'uomo? A bocca aperta
    non+autenticato
  • Ovvio, l'unicorno rosa invisibile! Che domande!Rotola dal ridere
    non+autenticato
  • adesso stanno solo cercando di ricreare la potenza e la velocità di calcolo poi penseranno in seguito a capire come funziona un cervello e quali sono gli algoritmi che lo controllano. Questo perchè se pensi che il nostro cervello compie dei ragionamenti con una certa potenza di calcolo, non penso che noi riusciremo a riprodurre gli stessi ragionamenti con una potenza di calcolo minore.
    Dobbiamo prima riuscire a sviluppare cervelli elettronici che superino la potenza del nostro cervello e poi occuparci di creare gli algoritmi. In seguito poi si provvederà a snellire entrambi i procedimenti per essere più veloci.
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    Modificato dall' autore il 21 aprile 2010 21.04
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  • perchè non un altro piccolo mammifero? E le persone allergiche ai gatti come faranno? XD
    non+autenticato
  • Volevano provare con l'Uccello Padulo, ma poi ci hanno ripensato....Con la lingua fuori
    non+autenticato
  • - Scritto da: 40G Vs 1.5T
    > Volevano provare con l'Uccello Padulo, ma poi ci
    > hanno ripensato....
    >Con la lingua fuori

    L'uccello padulo e' un brevetto m$ ed e' inserito in tutti i loro SO
  • curiosity kill the cat
    non+autenticato
  • Sarà dura per i mouse Perplesso
    non+autenticato
  • - Scritto da: FrrrFrrr
    > Sarà dura per i mouse Perplesso

    Grande A bocca aperta
  • Penso sia per capire ciò che pensano veramente, i gatti sono animali molto misteriosi.

    Comunque un passo avanti nel comprendere la mente felina è stato già fatto:

    http://xkcd.com/729/
    non+autenticato