Il miele potrebbe essere una soluzione dolce per lo sviluppo di componenti ecocompatibili per computer neuromorfici, sistemi progettati per imitare i neuroni e le sinapsi presenti nel cervello umano.
I sistemi neuromorfici acclamati da alcuni come il futuro, sono più veloci e consumano meno energia rispetto ai computer tradizionali. Gli ingegneri della Washington State University hanno dimostrato un metodo per renderli anche più organici.
I ricercatori in uno studio pubblicato nella rivista Journal of Physics D, hanno mostrato che il miele può essere utilizzato per creare un memristor, un componente simile a un transistor che non solo può elaborare ma può anche memorizzare i dati in memoria.
Feng Zhao, professore associato della School of Engineering and Computer Science della Washington State University e autore corrispondente dello studio, ha affermato:
«È un dispositivo molto piccolo con una struttura semplice, ma ha funzionalità molto simili a un neurone umano, ciò significa che se possiamo integrare insieme milioni o miliardi di questi memristori di miele, possono essere trasformati in un sistema neuromorfico che funziona in modo molto simile a un cervello umano».
Feng Zhao insieme a Brandon Sueoka, per lo studio hanno creato dei memristori trasformando il miele in una forma solida e inserendolo tra due elettrodi di metallo, creando una struttura simile a una sinapsi umana. Hanno quindi testato la capacità dei memristori del miele di imitare il lavoro delle sinapsi con velocità di accensione e spegnimento elevate rispettivamente di 100 e 500 nanosecondi. I memristori hanno anche emulato le funzioni della sinapsi note come plasticità dipendente dal tempo di picco e plasticità dipendente dal tasso di picco, che nel cervello umano sono responsabili dei processi di apprendimento e della conservazione di nuove informazioni nei neuroni.
Gli ingegneri della Washington State University hanno creato i memristori del miele su una micro scala (hanno le dimensioni di un capello umano). Il team di ricerca guidato da Feng Zhao prevede di svilupparli su scala nanometrica, circa 1/1000 di un capello umano, e raggrupparne molti milioni o addirittura miliardi per creare un completo sistema di calcolo neuromorfico.
I sistemi informatici convenzionali attualmente si basano su una tipologia di architettura hardware per computer digitali programmabili a programma memorizzato, chiamata architettura di von Neumann, prevede un input, solitamente da una tastiera e un mouse, e un output, come il monitor. Ha anche una CPU, o unità di elaborazione centrale, e RAM o memoria.
Feng Zhao ha affermato:
«Il trasferimento dei dati attraverso tutti questi meccanismi dall’input all’elaborazione alla memoria all’output, rispetto al cervello umano richiede molta energia, ad esempio, il supercomputer Fugaku per funzionare utilizza fino a 28 megawatt, equivalenti a 28 milioni di watt, mentre il cervello utilizza solo da 10 a 20 watt circa».
Il cervello umano ha più di 100 miliardi di neuroni con più di 1.000 trilioni di sinapsi, o connessioni, tra di loro. Ogni neurone può sia elaborare sia archiviare dati, il che rende il cervello molto più efficiente di un computer tradizionale, per questo gli sviluppatori di sistemi di calcolo neuromorfico mirano a imitare quella struttura.
Intel, IBM e altre aziende, hanno rilasciato chip neuromorfici che hanno l’equivalente di oltre 100 milioni di “neuroni” per chip, ma questo non è ancora vicino al numero nel cervello. Molti sviluppatori stanno ancora utilizzando gli stessi materiali non rinnovabili e tossici che sono attualmente utilizzati nei chip dei computer convenzionali.
Molti ricercatori, compreso il team di Feng Zhao sono alla ricerca di soluzioni biodegradabili e rinnovabili da utilizzare in questo nuovo promettente tipo di informatica. Feng Zhao sta anche conducendo indagini sull’utilizzo di proteine e altri zuccheri come quelli che si trovano nelle foglie di Aloe vera, ma vede un forte potenziale nel miele.
Feng Zhao ha detto:
«Il miele non si guasta, ha una concentrazione di umidità molto bassa, quindi i batteri non possono sopravvivere al suo interno. Ciò significa che questi chip per computer saranno molto stabili e affidabili per molto tempo».
I chip Honey Memristor sviluppati alla Washington State University dovrebbero tollerare i livelli più bassi di calore generati dai sistemi neuromorfici che non diventano caldi come i computer tradizionali. I memristori del miele ridurranno anche i rifiuti elettronici.
Feng Zhao ha affermato:
«Quando vogliamo smaltire dispositivi che utilizzano chip per computer fatti di miele, possiamo dissolverli facilmente in acqua, il miele a causa di queste proprietà speciali, è molto utile per creare sistemi neuromorfici rinnovabili e biodegradabili, ciò significa che, proprio come i computer convenzionali, gli utenti dovranno comunque evitare di versarci addosso il caffè».