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Sviluppate nanocellule artificiali che imitano la memoria a lungo termine
Ricercatori della RMIT University hanno imitato il modo in cui il cervello umano elabora le informazioni, sviluppando una cellula elettronica di memoria a lungo termine.
I ricercatori della MicroNano Research Facility hanno costruito la prima cellula elettronica di memoria multi-stato al mondo, che rispecchia la capacità del cervello di elaborare e memorizzare contemporaneamente molteplici aspetti delle informazioni.
Lo sviluppo li porta più vicino a imitare gli aspetti elettronici chiave del cervello umano - un passo fondamentale verso la creazione di un cervello bionico - che potrebbe aiutare a sbloccare trattamenti di successo per le condizioni neurologiche più comuni come l'Alzheimer e il Parkinson.
La scoperta è stata recentemente pubblicata sulla prestigiosa rivista scientifica dei materiali Advanced Functional Materials. Il direttore del progetto Dr Sharath Sriram, corresponsabile del «Functional Materials and Microsystems Research Group» della RMIT, ha detto che lo sviluppo innovativo imita il modo in cui il cervello utilizza la memoria a lungo termine.
"Questo è il punto più vicino a cui siamo arrivati per creare un sistema simile al cervello con una memoria che apprende e memorizza le informazioni analogiche ed è veloce nel recuperare queste informazioni memorizzate", ha detto il dottor Sharath. "Il cervello umano è un computer analogico estremamente complesso ... la sua evoluzione si basa sulle sue esperienze precedenti, e finora questa funzionalità non ha potuto essere adeguatamente riprodotta con la tecnologia digitale".
La possibilità di creare cellule di memoria analogiche ad alta densità e ultraveloci spiana la strada all'imitazione di reti neurali biologiche altamente sofisticate, ha detto. La ricerca si basa sulla precedente scoperta della RMIT che aveva sviluppato ricordi ultra veloci su scala nanometrica usando un materiale ossido funzionale sotto forma di film ultra-sottile - 10.000 volte più sottile di un capello umano.
Il dottor Hussein Nili, autore principale dello studio, ha dichiarato: "Questa nuova scoperta è significativa in quanto consente alla cellula multi-stato di memorizzare ed elaborare le informazioni proprio come lo fa il cervello. Pensiamo ad una vecchia macchina fotografica che poteva prendere solo immagini in bianco e nero. La stessa analogia vale qui, ma invece che solo ricordi in bianco e nero, ora abbiamo i ricordi a colori con ombre, luci e consistenza, si tratta di un passo importante".
Anche se questi nuovi dispositivi sono in grado di memorizzare molte più informazioni delle memorie digitali convenzionali (che memorizzano solo 0 e 1), è la loro capacità simile al cervello di ricordare e conservare le informazioni precedenti che è interessante.
"Abbiamo introdotto il controllo di guasti o difetti nel materiale di ossido insieme con l'aggiunta di atomi metallici, che esalta tutta la potenza degli effetti di «memristore» [componente elettronico che ricorda il suo stato], per cui il comportamento dell'elemento di memoria dipende dalle sue esperienze passate", ha detto il dottor Nili. Le memorie in nanoscala sono precursori dei componenti di immagazzinaggio di una rete di intelligenza artificiale complessa, necessarie per sviluppare un cervello bionico.
Il Dr Nili ha detto che la ricerca ha una miriade di applicazioni pratiche, compreso il potenziale di replicare il cervello umano all'esterno del corpo. "Se si potesse replicare un cervello fuori del corpo, esso potrebbe minimizzare le questioni etiche coinvolte nel trattamento e nella sperimentazione sul cervello che può portare a una migliore comprensione delle condizioni neurologiche", ha detto il dottor Nili.
La ricerca, finanziata dall'Australian Research Council, è stata condotta in collaborazione con l'Università della California di Santa Barbara.
Fonte: RMIT University (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.
Riferimenti: Hussein Nili, Sumeet Walia, Ahmad Esmaielzadeh Kandjani, Rajesh Ramanathan, Philipp Gutruf, Taimur Ahmed, Sivacarendran Balendhran, Vipul Bansal, Dmitri B. Strukov, Omid Kavehei, Madhu Bhaskaran, Sharath Sriram. Donor-Induced Performance Tuning of Amorphous SrTiO3Memristive Nanodevices: Multistate Resistive Switching and Mechanical Tunability. Advanced Functional Materials, 2015; DOI: 10.1002/adfm.201501019
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