Un chip ispirato al cervello prende il cielo

Non c'è molto spazio tra le tue orecchie, ma quello che c'è dentro può fare molte cose che un computer delle stesse dimensioni non potrebbe mai fare. Il tuo cervello è anche molto più efficiente dal punto di vista energetico nell'interpretare il mondo visivamente o nella comprensione del parlato rispetto a qualsiasi sistema informatico.

Il chip montato al centro di questo piccolo velivolo ha 576 neuroni di silicio. Le connessioni tra questi neuroni vengono ricablate in risposta ai dati dei sensori del drone.

Ecco perché i laboratori accademici e aziendali hanno sperimentato chip neuromorfici modellati su caratteristiche osservate nel cervello. Questi chip hanno reti di neuroni che comunicano in picchi di elettricità (vedi Thinking in Silicon). Possono essere significativamente più efficienti dal punto di vista energetico rispetto ai chip convenzionali e alcuni possono persino riprogrammarsi automaticamente per apprendere nuove abilità.

Ora un chip neuromorfo è stato svincolato dal banco di laboratorio e testato in un minuscolo aereo drone che pesa meno di 100 grammi.

Nell'esperimento, il prototipo di chip, con 576 neuroni di silicio, ha acquisito i dati dai sensori ottici, a ultrasuoni e a infrarossi del velivolo mentre volava tra tre diverse stanze.

La prima volta che il drone è stato fatto volare in ogni stanza, lo schema unico dei dati dei sensori in arrivo da pareti, mobili e altri oggetti ha causato uno schema di attività elettrica nei neuroni che il chip non aveva mai sperimentato prima. Ciò lo ha spinto a riferire che si trovava in un nuovo spazio e ha anche causato il cambiamento dei modi in cui i suoi neuroni si collegavano tra loro, in una grezza imitazione dell'apprendimento in un cervello reale. Quei cambiamenti significavano che la prossima volta che l'imbarcazione entrava nella stessa stanza, la riconosceva e segnalava come tale.

Il chip coinvolto è tutt'altro che pronto per l'implementazione pratica, ma il test offre supporto empirico per le idee che hanno motivato la ricerca sui chip neuromorfici, afferma Narayan Srinivasa, che guida l'HRL Centro per i sistemi neurali ed emergenti . Questo dimostra che è possibile imparare letteralmente al volo, con limiti di dimensioni, peso e potenza molto rigidi, dice.

Il drone, costruito su misura per il test da un'azienda produttrice di droni Aeroambiente , con sede a Monrovia, in California, misura sei pollici quadrati, 1,5 pollici di altezza e pesa solo 93 grammi, inclusa la batteria. Il chip di HRL costituiva solo 18 grammi del peso dell'imbarcazione e utilizzava solo 50 milliwatt di potenza. Questo non sarebbe abbastanza per un computer convenzionale per eseguire software in grado di imparare a riconoscere le stanze, afferma Srinivasa.

Il test di volo è stata una sfida lanciata dall'agenzia di ricerca del Pentagono DARPA come parte di un progetto in base al quale ha finanziato HRL, IBM e altri per lavorare su chip neuromorfici. Una delle motivazioni è la speranza che i chip neuromorfici possano consentire ai droni militari di dare un senso ai dati video e dei sensori da soli, invece di doverli sempre trasmettere a terra per l'analisi da parte di computer o umani.

I prototipi realizzati nell'ambito del programma DARPA, come quelli di HRL, hanno prodotto risultati promettenti, ma resta ancora molto lavoro prima che tale tecnologia possa svolgere un lavoro utile, afferma Vishal Saxena, un assistente professore lavorando su chip neuromorfici alla Boise State University. La sfida più grande è identificare quali saranno le applicazioni e sviluppare algoritmi robusti, dice.

I ricercatori affrontano anche uno scenario di pollo e uova, con chip sviluppati senza avere un'idea di quali algoritmi eseguiranno e algoritmi scritti senza un'idea precisa di quali progetti di chip verranno stabiliti. Allo stesso tempo, i neuroscienziati stanno ancora scoprendo nuove cose su come le reti di cellule cerebrali reali funzionano sulle informazioni. C'è molto lavoro da fare collettivamente tra esperti di circuiti e algoritmi e la comunità delle neuroscienze, afferma Saxena.

Tuttavia, i proprietari di HRL, GM e Boeing, stanno già valutando come commercializzare la tecnologia, afferma Srinivasa. Un'opzione potrebbe essere quella di utilizzare chip neuromorfici per creare un certo grado di intelligenza nei sensori che si trovano sempre più spesso in automobili, aerei e altri sistemi.

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