I ricercatori di Intel hanno addestrato un algoritmo sul chip che è stato in grado di distinguere accuratamente tra dieci diversi odori con un numero di dati di gran lunga inferiore rispetto a un chip convenzionale.
di Karen Hao
Di tutte le cose che il nostro cervello può fare, il modo in cui ci aiuta a riconoscere gli odori è quello più conosciuto a livello scientifico. Quando un odore colpisce le cellule olfattive nel nostro naso, queste ultime inviano un segnale al corrispondente cluster di neuroni nel cervello noto come il bulbo olfattivo. Il bulbo quindi trasporta il segnale verso altre parti del cervello, permettendoci di apprezzare il profumo di un pompelmo o di evitare il cattivo odore della spazzatura.
I bulbi olfattivi sono specifici dei mammiferi, ma anche altri animali, come gli insetti, presentano strutture neurali simili. Questa evidenza significa che “probabilmente c’è qualcosa di fondamentale ed efficiente in queste implementazioni se l’evoluzione è arrivata a risultati simili in casi diversi”, afferma Mike Davies, direttore del Neuromorphic Computing Lab di Intel.
I sistemi olfattivi sono un ottimo punto di partenza per i chip neuromorfi, un nuovo tipo di hardware di calcolo che prende ispirazione direttamente dalla struttura del cervello. Da pochissimo, gli scienziati di Intel hanno pubblicato un articolo su “Nature” che propone un nuovo design di chip neuromorfo che imita la struttura e le capacità del bulbo olfattivo. I ricercatori hanno lavorato con neurofisiologi del sistema olfattivo che studiano le reazioni del cervello degli animali mentre odorano.
Hanno progettato un circuito elettrico, basato sui circuiti neurali che si attivano quando il loro cervello elabora un odore, che potrebbe essere inciso su un chip di silicio. Hanno anche definito un algoritmo che rispecchia il comportamento dei segnali elettrici che scorrono attraverso il circuito. Dopo l’addestramento con un set di dati esistente di 10 “odori”, caratterizzati dalle loro misurazioni con 72 diversi sensori chimici, l’algoritmo del chip è stato in grado di distinguerli accuratamente con un numero di campioni di addestramento di gran lunga inferiore rispetto a un chip convenzionale.
Il chip è ancora un prototipo allo stadio relativamente precoce, ma una volta messo a punto potrebbe servire a una serie di applicazioni, come “annusare” le bombe o il rilevare la presenza di fumi nocivi negli impianti chimici. Dimostra anche il potenziale dell’informatica neuromorfa per un’IA più efficiente in termini di dati.
Attualmente i chip più popolari per l’esecuzione di algoritmi di approfondimento profondo all’avanguardia seguono tutti l’architettura di von Neumman, una convenzione di progettazione che ha alimentato la rivoluzione informatica per decenni. Ma queste architetture sono algoritmi che per il loro funzionamento richiedono enormi quantità di dati di allenamento, in contrasto con il nostro cervello molto più efficiente.
I chip neuromorfi, quindi, cercano di replicare il più possibile la struttura del cervello. L’idea è che in questo modo si aumenterà la capacità di apprendimento del chip. In effetti, Intel ha realizzato il chip partendo da pochissimi dati.
In futuro, il team di ricerca prevede di migliorare il design del suo chip neuromorfo e applicarlo ad altre funzioni del cervello oltre l’olfatto. Davies afferma che probabilmente rivolgerà la propria attenzione alla visione o al tatto, ma ha ambizioni a lungo termine per affrontare processi più complessi. “I nostri meccanismi di rilevamento sono il punto di partenza naturale perché sono ben compresi a livello scientifico”, egli afferma, “ma il nostro obiettivo sono i processi di pensiero di ordine superiore”.
Immagine: Intel
(rp)
