Circuiti Neuromorfici
Le “reti neuromorfiche” sono circuiti integrati che riproducono nella loro struttura fisica l’organizzazione del sistema nervoso tramite componenti in grado di imitare le attività di sinapsi (punto di contatto tra le pareti cellulari di due neuroni) e neuroni (presinaptici e postsinaptici). Il punto focale è proprio la realizzazione di un sistema fisico, non una simulazione virtuale, in grado di imitare il modo in cui le reti di neuroni biologici rispondono quando sollecitate da stimoli esterni.
Nella presente invenzione, la rete neuromorfica consta di sinapsi artificiali costituiti da due transistor e un memristor (2T1R). I transistor, imitando l’attività dei diversi tipi di canali ionici presenti sui neuroni, sono capaci di brevi impulsi elettrici, detti spikes (analoghi ai potenziali d’azione dei neuroni), determinando potenziamento e depressione, mentre il memristor è l’elemento resistivo che permette un funzionamento a basso consumo di potenza e scalabilità. La distanza temporale tra uno spike e l’altro determina la “plasticità neurale”, fenomeno alla base di tutte le funzioni cognitive, incluso l’apprendimento e la memoria. L’architettura neuronale 2T1R rappresenta la prima realizzazione sperimentale di un circuito neuromorfico con apprendimento biologico di tipo spike-timing dependent plasticity (STDP).
L’invenzione trova numerose applicazioni quali: lo studio di numerose funzioni cerebrali, come ad esempio il riconoscimento visivo e acustico per la realizzazione sensori compatti e a basso consumo (da applicare a smartphones smartwotchs, autovetture, droni) o energeticamente autonomi per il monitoraggio di luoghi difficili da raggiungere (profondità marine, orbite spaziali …). I settori d’interesse sono tra i più svariati: monitoraggio dell’ambiente, della popolazione e sicurezza.