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Memristori polimerici per computer del futuro

Una collaborazione di ricerca italo-russa ha collegato in una rete neurale una serie di memristori, dispositivi simili ai resistori ma in grado di trattenere una memoria della corrente passata al loro interno, costruiti in un materiale plastico conduttore. Questa architettura ha dimostrato di poter svolgere alcune operazioni logiche fondamentali per il calcolo automatico e rappresenta un primo passo fondamentale verso una nuova generazione di computer di potenza elevata(red)

Potrebbero essere le unità di base per una nuova generazione di computer i dispositivi denominati memristori polimerici, realizzati da una collaborazione tra Università di Parma e centri di ricerca russi. Secondo un articolo pubblicato su “Organic Electronics”, diversi memristori organizzati in una rete neurale sono in grado di eseguire operazioni logiche di base.

Un memristore è un dispositivo simile a un resistore, cioè un componente di un circuito elettrico che offre una resistenza al passaggio di corrente. Il resistore è un elemento che risponde sempre allo stesso modo: la sua resistenza elettrica è costante. Nel caso del memristore, invece, la resistenza dipende dalla corrente che lo attraversa: ciò significa che esso cambia costantemente le sue proprietà elettriche in base a un segnale in ingresso.

Memristori polimerici per computer del futuro

La caratteristica forse più interessante di un memristore è che conserva una memoria del suo stato precedente, anche in assenza di corrente elettrica. Ovvero la sua resistenza dipende anche dalla corrente che lo ha attraversato prima di trovarsi in uno stato di quiete. Da qui l’idea di usare i memristori come componenti di memoria di segnali analogici, da integrare in un circuito logico in grado di elaborare dati in modo massiccio, con un notevole passo in avanti in termini di capacità di calcolo rispetto alle architetture basate sui circuiti digitali, le cui unità di base possono codificare solo due stati: 0 e 1, cioè i due valori delle unità d’informazione binaria. Proprio grazie alla possibilità di “ricordare” il proprio stato precedente, un computer basato su memristori potrebbe anche avviarsi istantaneamente, senza la necessità di un passaggio iniziale più o meno lungo per caricare il sistema operativo.

Le funzionalità di base dei memristori, inoltre, sono simili a quelle delle sinapsi, le connessioni tra neuroni che, grazie a un’elevata plasticità, modificano il livello di efficienza della trasmissione del segnale in base alla trasmissione stessa. Per questo, l’architettura ideale per collegare tra loro diversi memristori è quella della rete neurale artificiale, cioè una rete che imita l’insieme delle connessioni dei neuroni nel cervello. Il problema è che i memristori non sono così facili da costruire, come testimonia il fatto che il primo di questi dispositivi è stato realizzato nel 2007, 36 anni dopo la sua definizione teorica.

Un aiuto viene da un materiale plastico denominato polianilina, in grado di condurre la corrente elettrica. Alcuni studi hanno già dimostrato che una soluzione di polianilina, un substrato vetroso ed elettrodi di cromo sono sufficienti per produrre singoli memristori di dimensioni millimetriche. Anche se dal punto di vista delle dimensioni il risultato non è paragonabile a quello dei dispositivi tradizionali, le prestazioni sono interessanti. I test hanno dimostrato che l’andamento della resistenza elettrica in funzione della corrente è in linea con le aspettative.

Dopo aver verificato il funzionamento di base dei memristori, gli autori hanno realizzato una rete neurale di memristori, che grazie a un opportuno periodo di addestramento ha eseguito alcune operazioni logiche fondamentali. Il risultato è quindi un primo passo fondamentale per nuove architetture dedicate al calcolo automatico, che permetterebbero di superare i limiti delle architetture tradizionali basati sull’elettronica.

http://www.lescienze.it/news/2016/02/01/news/reti_neurali_memristori_plimerici_computer-2951347/

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