C’era un tempo in cui i computer e il cervello umano abitavano universi paralleli, incapaci di parlarsi veramente. I primi, efficientissimi nel calcolo ma ciechi di fronte alla complessità del mondo reale; il secondo, un miracolo evolutivo nell’interpretare il caos visivo ma limitato nella potenza di calcolo pura. Oggi questo divario si sta chiudendo, grazie al chip neuromorfico sviluppato alla RMIT University. Questo microscopico dispositivo non si limita a vedere: interpreta e memorizza, proprio come farebbe il nostro cervello. Senza appoggiarsi a computer esterni, rileva movimenti, crea memorie visive e processa informazioni con un’efficienza energetica che fa impallidire i sistemi digitali tradizionali.
Nel cuore di questo stravolgimento dei chip neuromorfici c’è il bisolfuro di molibdeno, un materiale così sottile da essere quasi bidimensionale, eppure capace di comportarsi come i neuroni del nostro cervello.
La struttura del cervello artificiale
Il dispositivo utilizza un approccio radicalmente diverso rispetto ai tradizionali sistemi di visione artificiale. Invece di catturare e analizzare ogni singolo fotogramma (cosa che richiede enormi risorse computazionali), il chip neuromorfico rileva solo i cambiamenti significativi nell’ambiente circostante, un processo noto come “rilevamento dei bordi”.
Come spiega il Professor Sumeet Walia, direttore del Centro per i Materiali e i Sensori Optoelettronici della RMIT:
“Questo dispositivo di prova imita la capacità dell’occhio umano di catturare la luce e la capacità del cervello di elaborare le informazioni visive”.
Questo permette di percepire istantaneamente i cambiamenti nell’ambiente e creare ricordi senza consumare enormi quantità di dati ed energia.
La tecnologia si basa sulle reti neurali spiking (SNN), che funzionano come i neuroni reali attivandosi attraverso segnali discreti o “spike”. Al cuore del dispositivo troviamo, come detto, il bisolfuro di molibdeno (MoS₂): un composto metallico con difetti a livello atomico che può rilevare la luce e convertirla in segnali elettrici, proprio come fanno i neuroni nel cervello umano.
Applicazioni rivoluzionarie
Le implicazioni di questa tecnologia sono vaste e dirompenti. Nei veicoli autonomi, i sistemi di visione con chip neuromorfici potrebbero rilevare cambiamenti nella scena quasi istantaneamente, consentendo reazioni immediate che potrebbero salvare vite umane.
Per la robotica avanzata, questa tecnologia offre la possibilità di interazioni più naturali. “Per i robot che lavorano a stretto contatto con gli esseri umani nella produzione o come assistenti personali, la tecnologia neuromorfica potrebbe consentire interazioni più naturali”, afferma il Professor Akram Al-Hourani, vice direttore del COMAS e co-autore dello studio pubblicato su Advanced Materials Technologies.
Il team sta ora ampliando il prototipo a singolo pixel verso un array più grande di dispositivi basati su MoS₂, grazie a un finanziamento del Consiglio Australiano della Ricerca. Come riporta Australian Manufacturing, il dottorando Thiha Aung, primo autore dello studio, ha dimostrato che il MoS₂ atomicamente sottile può replicare con precisione il comportamento di un neurone “integrate-and-fire”, elemento fondamentale delle reti neurali spiking.
Il futuro della visione e dei chip neuromorfici
“Sebbene il nostro sistema imiti alcuni aspetti dell’elaborazione neurale del cervello, in particolare nella visione, è ancora un modello semplificato”, ammette Walia. Il team vede il proprio lavoro come complementare al calcolo tradizionale, non come un sostituto. I sistemi convenzionali eccellono in molte attività, mentre la tecnologia neuromorfica offre vantaggi significativi nell’elaborazione visiva dove l’efficienza energetica e l’operatività in tempo reale sono fondamentali.
I ricercatori stanno anche esplorando materiali diversi dal MoS₂ che potrebbero estendere le capacità all’infrarosso, aprendo nuove possibilità per il monitoraggio delle emissioni globali e il rilevamento intelligente di contaminanti come gas tossici, agenti patogeni e sostanze chimiche.
Un giorno non lontano questi sistemi di visione artificiale più efficienti ed efficaci, potrebbero rendere obsolete le tecnologie visive digitali tradizionali. Come suggerisce Siamo solo all’inizio: sarà una nuova era in cui l’intelligenza artificiale progetterà autonomamente i propri chip neurali, portandoci verso una simbiosi creativa tra mente umana e intelligenza artificiale.
