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Benvenuto SPAUN: il primo cervello artificiale che invecchia!

Un  cervello  artificiale senza corpo con “appena” due milioni e mezzo di neuroni grazie ai quali possiede complesse abilità  di calcolo ed invecchia anche. Ma a differenza di cervelli artificiali costruiti in precedenza questo nuovo arrivato non punta ad ottenere prestazioni di calcolo, ma a riprodurre funzioni e comportamenti umani.

Purtroppo non può vantare ancora gli 86 miliardi di neuroni che, mediamente, compongono il complesso encefalo umano, tuttavia con appena due milioni e mezzo di questi riesce già a compiere imprese di tutto rispetto: Spaun, acronimo che sta per Semantic Pointer  Architecture Unified  Network, è un cervello artificiale in grado di riconoscere numeri, eseguire operazioni aritmetiche, risolvere elementari ragionamenti logici, ricordare liste e disegnare grazie al braccino meccanico di cui è dotato che trasferisce su carta ciò che viene memorizzato.

Le aree specializzate della corteccia cerebrale  umana vengono simulate con otto diversi algoritmi specifici e, grazie a questi algoritmi, Spaun è anche in grado di riconoscere immagini grandi 28×28 pixel. Lo hanno realizzato alcuni ricercatori della University of Waterloo in Canada che ne hanno descritto le caratteristiche sulla rivista  Science .

Il cervello artificiale  è preciso quasi quanto quello dell’uomo, anche se molto più lento, ma  con la caratteristica di invecchiare anch’esso. L’idea della simulazione di un cervello umano nasce infatti soprattutto con lo scopo di riuscire a sviscerare al meglio i segreti del più importante e misterioso tra i nostri organi, la cui funzionalità è frutto dell’interazione tra le singole parti e non, semplicemente, delle caratteristiche specifiche di queste. Osservare con un approccio olistico la fisiologia dei neuroni mirabilmente simulata dalle moderne tecnologie e le conseguenze a cui dà vita l’interconnessione tra questi, è considerata una modalità possibile di comprensione dei meccanismi dell’encefalo.

Spaun, tuttavia, replica azioni umane piuttosto poco articolate a causa di un numero limitato di neuroni, a differenza di quanto accade con altri cervelli artificiali, primo tra tutti quello attualmente allo studio da parte dell’Human Brain Project, ambiziosa (e quasi fantascientifica) collaborazione internazionale che mira alla realizzazione di una “creatura” in grado di simulare fenomeni e comportamenti assai più complessi grazie a miliardi di neuroni e connessioni sinaptiche.

 

L’approccio utilizzato  dal ricercatore  Eliasmith  e i suoi  colleghi, che lo hanno messo a punto, è stato di lavorare  “dal basso” su un sistema in grado di imitare alcune determinate attività che, pur non richiedendo sforzi per un essere umano, sono collegate a concetti complessi quali le elaborate funzioni cognitive e percettive. Con sorpresa ne è emerso che Spaun nello svolgere gli otto diversi compiti che sono nelle sue potenzialità, dal copiare un’immagine a capire quale cifra inserire secondo logica in una successione di numeri, dal riconoscere una lettera ad elaborare una risposta che successivamente scrive grazie al controllo dei movimenti sul braccio, commette anche gli stessi errori che normalmente fanno gli uomini!

E proprio partendo da ciò, ora Eliasmith ed i suoi vogliono migliorare Spaun in modo che diventi capace, piuttosto che di svolgere nuovi compiti, di imparare proprio dai propri errori, esattamente come dovrebbe accadere in un cervello umano. Del resto questa meravigliosa invenzione ha ancora dei notevoli limiti: riproducendo solo una frazione di encefalo, non può apprendere in completa autonomia nuove attività né può andare oltre la memorizzazione di dieci numeri e di pochi simboli. Oltretutto al momento è ancora lentissimo e può impiegare anche ore per simulare un secondo di comportamento umano: ma è senza dubbio un incoraggiante inizio!

Gli stessi ricercatori hanno seguito anche l’evolversi nel tempo di Spaun, disattivando gradualmente una parte dei neuroni allo stesso modo in cui accade con il progressivo invecchiamento del cervello umano e osservando, effettivamente, come si verifica il declino cognitivo a cui vanno soggetti gli uomini con gli anni. Ovviamente questo è ancora un prototipo e serviranno molti progressi per renderlo simile al nostro cervello, ma potrà essere utile in molti campi, tra cui la neurologia, per studiare il comportamento dei neuroni colpiti da malattie degenerative.

Questa realizzazione costituisce  infatti un ottimo risultato nell’ambito dei lavori sui cervelli artificiali, il cui obiettivo principale potrebbe essere la riproduzione delle malattie neurodegenerative, prime tra tutte l’Alzheimer e il Parkinson, o anche di patologie come la depressione e di sindromi quali l’autismo, con lo scopo di comprendere al meglio cosa accade in una mente quando non funziona più bene o funziona diversamente ed, eventualmente, provare a ripararla.

Per portarlo a livelli funzionali appena paragonabili a quelli di un cervello umano occorreranno però parecchi progressi nel campo della neurobiologia e della tecnologia dei supercomputer.

Ad ogni modo è certo che Spaun, in quanto esperimento più complesso di questo genere mai realizzato dai ricercatori dell’università canadese, rappresenta   una pietra miliare cognitiva!

P.s. giusto per rendervi l’idea della complessità del nostro sistema  nervoso,  in questa simpatica  immagine  potrete verificare le “cifre” del nostro cervello!

 

Giulia Marino per The Scientist

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