Un gruppo internazionale di ricerca, guidato da scienziati dell’Università di Sydney, ha dimostrato che le reti di nanofili possono esibire una memoria a breve e a lungo termine come il cervello umano. La ricerca, pubblicata oggi sulla rivista Science Advances, è stata condotta dal dottor Alon Loeffler, che ha conseguito il dottorato di ricerca presso la Scuola di Fisica, con collaboratori in Giappone. “In questa ricerca abbiamo scoperto che le funzioni cognitive di ordine superiore, che normalmente associamo al cervello umano, possono essere emulate in hardware non biologici”, ha dichiarato il dottor Loeffler. Questo lavoro si basa sulla nostra precedente ricerca, in cui abbiamo dimostrato come la nanotecnologia possa essere utilizzata per costruire un dispositivo elettrico ispirato al cervello con circuiti simili a reti neurali e segnalazioni simili a sinapsi. Il nostro lavoro attuale apre la strada alla replica dell’apprendimento e della memoria di tipo cerebrale in sistemi hardware non biologici e suggerisce che la natura sottostante dell’intelligenza cerebrale potrebbe essere fisica“.
La rete sintetica con funzioni cognitive
Le reti di nanofili sono un tipo di nanotecnologia tipicamente costituita da minuscoli fili d’argento altamente conduttivi, invisibili a occhio nudo, ricoperti da un materiale plastico e sparsi l’uno sull’altro come una rete. I fili imitano alcuni aspetti della struttura fisica a rete del cervello umano. I progressi nelle reti di nanofili potrebbero preannunciare molte applicazioni nel mondo reale, come il miglioramento della robotica o dei dispositivi sensoriali che devono prendere decisioni rapide in ambienti imprevedibili. “Questa rete di nanofili è come una rete neurale sintetica, perché i nanofili si comportano come neuroni e i punti in cui si connettono l’uno con l’altro sono analoghi alle sinapsi”, ha detto l’autrice dello studio, la professoressa Zdenka Kuncic, della Scuola di Fisica. “Invece di implementare un qualche tipo di compito di apprendimento automatico, in questo studio il dottor Loeffler ha fatto un ulteriore passo avanti e ha cercato di dimostrare che le reti di nanofili mostrano un qualche tipo di funzione cognitiva”. Per testare le capacità della rete di nanofili, i ricercatori le hanno sottoposto un test simile a un compito di memoria comunemente usato negli esperimenti di psicologia umana, chiamato compito N-Back. Per una persona, il compito N-Back potrebbe consistere nel ricordare una specifica immagine di un gatto da una serie di immagini feline presentate in sequenza. Un punteggio N-Back di 7, la media delle persone, indica che la persona è in grado di riconoscere la stessa immagine apparsa sette passi indietro. I ricercatori hanno scoperto che la rete era in grado di “ricordare” un punto finale desiderato in un circuito elettrico sette passi indietro, il che significa un punteggio di 7 in un test N-Back.
“Quello che abbiamo fatto è stato manipolare le tensioni degli elettrodi terminali per forzare i percorsi a cambiare, invece di lasciare che la rete facesse da sola. Abbiamo costretto i percorsi ad andare dove volevamo”, ha detto il dottor Loeffler. “I neuroscienziati pensano che questo sia il modo in cui funziona il cervello: alcune connessioni sinaptiche si rafforzano mentre altre si indeboliscono, e si pensa che questo sia il modo in cui ricordiamo preferenzialmente alcune cose, come impariamo e così via”. I ricercatori hanno detto che quando la rete di nanofili viene costantemente rinforzata, raggiunge un punto in cui il rinforzo non è più necessario perché le informazioni sono consolidate nella memoria andando a funzionare esattamente come la nostra memoria.
