Supercomputer che simulano il cervello

Lo spazio dei curiosi di futuro

Qualche giorno fa, il Centro internazionale per i sistemi neuromorfici ha comunicato che ad Aprile 2024 sarà funzionante il nuovo supercomputer denominato DeepSouth.

Non è uguale a tutti gli altri supercomputer in giro per il mondo. Sarà dedicato ad emulare il cervello umano. DeepSouth, infatti, è il primo supercomputer al mondo in grado di simulare reti alla scala del cervello. Questo significa che può emulare efficacemente enormi reti di neuroni pulsanti a una velocità di 228 trilioni di operazioni sinaptiche al secondo, una cifra paragonabile al tasso di operazioni stimato nel cervello umano.

Questa capacità di simulare reti neurali su vasta scala consente di avanzare nella comprensione di come i cervelli elaborano informazioni e potrebbe portare a progressi significativi nella neuroscienza. Questo è il punto cruciale della storia: le applicazione potranno essere molte, ma lo scopo principale è simulare come opera il cervello per conoscerlo più approfonditamente.

BENEFICI

Dal momento che DeepSouth non è neanche lontanamente il supercomputer più veloce sul mercato, verrebbe da chiedersi se era davvero necessario. E la risposta è si. La simulazione di picchi di reti neurali su computer standard che utilizzano unità di elaborazione grafica (GPU) e unità di elaborazione centrale (CPU) multicore è semplicemente troppo lenta e richiede molta energia. DeepSouth cambierà la situazione.

Come fa e perché questa super macchina migliora lo status quo? La definizione di base di computer neuromorfico è quella di un computer basato o ispirato alla progettazione di sistemi biologici, qualcosa di più simile ai neuroni e alle sinapsi. I computer convenzionali hanno unità di elaborazione centrale e memoria separata. I computer neuromorfi hanno componenti che funzionano più come i neuroni e le sinapsi, che sono allo stesso tempo memoria ed elaborazione. Inoltre, il processo è massicciamente parallelo e distribuito. Quindi, riesce a fare meglio dei suoi competitor, perché l’intera architettura è progettata in modo diverso.

DeepSouth ha anche altri benefici. Utilizza componentistica commerciale facilmente reperibile sul mercato. Ed è altamente configurabile. La riconfigurabilità, facilitata dall’uso di Field Programmable Gate Arrays (FPGA), consente la riprogrammazione dell’hardware, facilitando l’aggiunta di nuovi modelli di neuroni, schemi di connettività e regole di apprendimento. Ciò supera le limitazioni di altri sistemi di calcolo neuromorfici con hardware progettato su misura.

E poi è incredibilmente “amico dell’ambiente”. Il cervello non è solo estremamente potente, ma dispiega le sue capacità usando appena 20 watt. Si tratta di un’efficienza energetica incredibilmente superiore a quella di qualsiasi computer e i ricercatori ritengono che ciò sia dovuto all’architettura. La crittografia consuma 127 terawattora all’anno, più della Norvegia. I data center utilizzano 340 TWh. Una query di Chat GPT consuma 15 volte l’energia di una normale query di Google, e anche in questo caso si sta già raggiungendo il livello di consumo energetico di un piccolo paese. La rivoluzione dell’intelligenza artificiale è affamata di energia.

Secondo una recente stima, l’utilizzo di un computer neuromorfico per elaborare le stesse informazioni è da 4 a 16 volte più efficiente dal punto di vista energetico rispetto a un sistema non neuromorfico. Se consideriamo una cifra media (10 volte) e diciamo che i computer neuromorfi utilizzano circa il 10% dell’energia dei computer tradizionali, si tratta di un cambiamento enorme. Ovviamente si tratta di un’efficienza in termini di costi, ma potrebbe anche essere un’importante svolta in termini di mitigazione del riscaldamento globale.

UTILIZZI

Bene, abbiamo capito a cosa serve, come funziona e quali benefici importanti apporta al mondo della ricerca. E quindi cosa ce ne facciamo in concreto?

In futuro, i supercomputer con capacità neuromorfiche potrebbero svolgere un ruolo cruciale nella ricerca medica. I ricercatori potrebbero utilizzare questi sistemi per simulare e comprendere le complesse interazioni all’interno del cervello umano a un livello di dettaglio senza precedenti. Ciò potrebbe portare a scoperte nel campo delle neuroscienze, consentendo una migliore comprensione dei disturbi neurologici, delle funzioni cerebrali e dei processi cognitivi.
Le simulazioni potrebbero essere utilizzate per sviluppare approcci di medicina personalizzata, adattando i trattamenti agli individui in base alle caratteristiche uniche della loro attività cerebrale. Questo potrebbe rivoluzionare il campo della psichiatria e della neurologia, portando a trattamenti più efficaci per patologie come il morbo di Alzheimer, il morbo di Parkinson e i disturbi mentali.

I supercomputer che imitano le reti neurali del cervello potrebbero anche essere parte integrante dello sviluppo di sistemi autonomi e robot altamente sofisticati. Questi sistemi sarebbero in grado di apprendere in modo adattivo, prendere decisioni e risolvere problemi in tempo reale, in modo simile al modo in cui gli esseri umani elaborano le informazioni.
In scenari come l’esplorazione spaziale, l’esplorazione delle profondità marine o la risposta ai disastri, i robot autonomi dotati di chip neuromorfi potrebbero navigare e adattarsi ad ambienti complessi e imprevedibili. Questo potrebbe migliorare l’efficienza e la sicurezza di veicoli autonomi, droni e sistemi robotici, rendendoli più resistenti e capaci di gestire compiti diversi.

E non finisce qui. I supercomputer con chip neuromorfi potrebbero anche rivoluzionare il campo dell’intelligenza artificiale, in particolare nell’ambito dell’interazione uomo-macchina. Questi sistemi potrebbero consentire lo sviluppo di modelli di AI in grado di comprendere e rispondere meglio alle emozioni, alle intenzioni e al contesto umano.
In futuro potremmo assistere alla nascita di assistenti AI, compagni virtuali e sistemi interattivi altamente intuitivi ed empatici. Queste entità AI potrebbero assistere gli individui in vari aspetti della loro vita, dall’assistenza sanitaria all’istruzione, dall’intrattenimento alle attività quotidiane. L’interazione uomo-macchina potrebbe diventare più naturale e continua, con i sistemi di AI che si adattano alle preferenze e ai comportamenti degli utenti in tempo reale.

RISCHI

E’ tutto oro quel che luccica? Ovviamente tanta potenza richiama anche a grandi responsabilità.

Con il progredire dell’informatica neuromorfa e dell’intelligenza artificiale, l’automazione potrebbe sostituire alcuni lavori, in particolare quelli che prevedono attività di routine e ripetitive. Le industrie che si basano molto sul lavoro manuale e sui processi di routine potrebbero subire un trasferimento della forza lavoro, con conseguenti problemi economici e sociali.

L’aumento delle capacità dell’informatica neuromorfa solleva anche preoccupazioni etiche legate alla privacy, alla sicurezza e all’uso responsabile della tecnologia. La capacità di simulare e comprendere processi simili a quelli cerebrali può generare preoccupazioni sulle implicazioni etiche della manipolazione o dell’accesso a informazioni sensibili relative ai pensieri e ai comportamenti degli individui.

Inoltre, come ogni altra tecnologia avanzata, i sistemi di calcolo neuromorfico possono diventare bersagli di attacchi informatici. La complessità di questi sistemi e la potenziale integrazione nelle infrastrutture critiche pongono problemi di sicurezza. L’accesso non autorizzato alle simulazioni neurali o la manipolazione degli algoritmi di apprendimento potrebbero avere conseguenze significative.

Infine, l’adozione del calcolo neuromorfico può contribuire a creare un divario tecnologico, con alcuni settori e regioni che ne beneficiano più di altri. L’accesso e la capacità di sfruttare queste tecnologie avanzate potrebbero non essere distribuiti in modo uniforme, esacerbando le disuguaglianze esistenti.

In ogni caso, non manca molto all’Aprile 2024. Dopo i primi utilizzi di questa tecnologia accessibile ne sapremo molto di più.

Home – The Future Of (the-future-of.it)


VIDEO


I LIBRI DI THE FUTURE OF

Emozioni 2051 è una straordinaria raccolta di storie brevi ambientate nel 2051.
Non troverete alieni ed omini verdi, viaggi nel tempo, portali verso altre dimensioni, esperimenti scientifici o complotti interplanetari. I protagonisti sono persone comuni, siamo noi, con le nostre passioni, ambizioni, debolezze e curiosità.
In un futuro dove la tecnologia svolge un ruolo cruciale, le emozioni umane resteranno ancora parte fondante della nostra umanità. Le storie, senza essere utopiche o distopiche vi accompagneranno in un percorso di riscoperta dell’importanza delle emozioni universali.
Ogni storia è inoltre accompagnata da una canzone adatta al tema della storia. In sostanza state per acquistare il primo libro al mondo con una colonna sonora.