«Neuroni» elettronici che dialogano con noi
Studiati «neuroni» elettronici in grado di comunicare con le cellule nervose
In quattro anni Trento è diventato un centro di riferimento per le ricerche nel campo dell’elettronica adattativa neurologica.
TRENTO Materiali intelligenti e cellule nervose possono comunicare? La domanda pare fantascienza, ma la risposta è realtà ed è affermativa. Non solo, ad aprire la strada a questa possibilità è proprio Trento, che in poco meno di quattro anni è diventata un centro di riferimento internazionale per le ricerche nel campo dell’elettronica adattativa neuromorfica e dei materiali e dispositivi che mimano il comportamento dei sistemi naturali, come i neuroni, le sinapsi e il cervello.
«Abbiamo dimostrato la fattibilità della manipolazione di alcuni materiali affinché possiedano proprietà plastiche — spiega Salvatore Iannotta, direttore dell’Istituto dei materiali per l’elettronica e il magnetismo del Cnr nazionale — e siamo riusciti ad assemblarli facendo loro eseguire tutte le funzioni logiche principali dei sistemi a base binaria, andando anche oltre e creando sistemi più complessi in grado di classificare i segnali che ricevono». Iannotta è il coordinatore del progetto «Madelena», finanziato dalla Provincia di Trento con poco più di 2,3 milioni di euro e iniziato a settembre 2013. Sarà oggetto di una due giorni che farà incontrare fra oggi e domani alla Fbk di Povo esperti di un settore della ricerca in forte crescita. «Madelena», grazie all’interdisciplinarietà di chi partecipa alla ricerca (oltre a Fbk con il suo Centro materiali e microsistemi, l’Imem del Cnr nazionale, il dipartimento di ingegneria industriale dell’università, il Cibio e altri due organi del Cnr, l’Istituto di biofisica e l’Istituto di fotonica e nanotecnologie, comprese due aziende, ST Microelectronics Italia di Lecce e Biomat di Rovereto), combina la ricerca sui materiali con nuovi disegni hardware e metodi avanzati per sviluppare sistemi elettronici neurobioispirati, ovvero basati su elementi che imitano la funzione dei sistemi nervosi naturali e del cervello. «Realizziamo nuove architetture di sistemi computazionali che consentono l’adattamento e l’apprendimento a livello hardware — spiega Iannotta — ciò significa che non viene scritto un programma per insegnare al sistema, ma è esso stesso che continuando a ricevere una serie di segnali li classifica». Insomma, il futuro pare dirigersi a grandi passi verso l’intelligenza artificiale. I ricercatori di Trento hanno sfruttato le proprietà di alcuni materiali (ossidi, polimeri) per sviluppare dispositivi e sistemi in grado di elaborare processi analoghi a quelli che ha creato la natura; hanno cercato di interloquire con i sistemi naturali comportandosi più o meno allo stesso modo. Non con dei contatti o degli elettrodi, dunque, ma dando vita ad apparati auto-apprenditivi che imparino dall’esperienza, per facilitare l’interfaccia fra gli organismi naturali e quelli artificiali, come le protesi. Hanno sviluppato impianti che possano fungere da modello per i neuroscienziati, per capire davvero come funzioni il cervello al suo interno. «Abbiamo ottenuto successi in tutti i campi — svela Iannotta — abbiamo creato dei sistemi che autoapprendono e possono imparare ad avere comportamenti logici a seguito di un training, ad esempio il riconoscimento di un’immagine». I campi di applicazione di queste tecnologie spaziano dalla protesica al trattamento delle malattie neurodegenerative, legate, ad esempio, all’invecchiamento delle cellule, dalla robotica alle telecamere: «Un sistema che impari da solo a riconoscere le cose che succedono intorno può essere applicato dappertutto». Il limite maggiore, a oggi, è la riproducibilità delle strutture create: «Siccome sono plastiche è difficile farle tutti uguali». E la biologia, si sa, è variabilità. «Ma siamo sulla frontiera — conclude Iannotta — la strada è aperta».
Iannotta «Infinite le possibili applicazioni Al momento il limite è la riproducibilità»