Un nuovo circuito elettronico in grado di risolvere un sistema di equazioni lineari in una sola operazione della durata di alcune decine di nanosecondi. Lo ha sviluppato un team di scienziati del Centro di micro e nano fabbricazione Polifab del Politecnico di Milano nell’ambito del progetto europeo ERC RESCUE (Resistive switch computing beyond CMOS). Le prestazioni di questo nuovo circuito, spiega una nota del Politecnico di Milano, sono superiori non solo ai computer digitali classici, ma addirittura agli avveniristici computer quantistici. E rivoluzioneranno le tecnologie dell’intelligenza artificiale, consentendo tempi di calcolo superveloci.

Un innovativo metodo di calcolo… in memoria

Ma cos’è un’equazione lineare? Risolvere un sistema di equazioni lineari significa trovare il vettore incognito x che soddisfa l’equazione Ax = b, dove A è una matrice di coefficienti e b il temine noto. Per risolvere questo problema un comune calcolatore digitale esegue un algoritmo che richiede numerosissime operazioni, che si traducono in un dispendio di tempo nonché di energia considerevoli. Il nuovo circuito sviluppato invece rende le operazioni molto più rapide. Perché risolve sistemi di equazioni lineari (Ax=b) grazie a un innovativo metodo di calcolo in memoria, dove i coefficienti della matrice A sono memorizzati in uno speciale dispositivo detto memristore.

È il memristore a rendere il calcolo rapidissimo

Il memristore, dall’inglese memristor, unione di memoria e resistore (un tipo di componente elettrico destinato a opporre una specifica resistenza elettrica al passaggio della corrente elettrica), è in grado di memorizzare valori analogici. Una matrice di memristori perciò è in grado di mappare nel circuito una matrice di coefficienti A, permettendo di rendere il calcolo rapidissimo. La matrice di memristori è stata sviluppata nella Clean Room del Centro di micro e nano fabbricazione Polifab del Politecnico di Milano. Il circuito a memristori è stato sperimentato e validato su una vasta gamma di problemi algebrici, come il calcolo per stabilire il ranking di siti internet, oppure per risolvere complicate equazioni differenziali, riferisce Askanews, come ad esempio l’equazione di Schrödinger per il calcolo di funzioni d’onda quantistiche di un elettrone.

Una rivoluzione per la tecnologia dell’intelligenza artificiale

Grazie al memristore tutte queste operazioni sono condotte in una unica operazione. Quindi presto sarà possibile lo sviluppo di una nuova generazione di acceleratori di calcolo che rivoluzionerà la tecnologia dell’intelligenza artificiale. I risultati delle ricerche sul nuovo circuito condotte al Polimi sono stati pubblicati sulla prestigiosa rivista PNAS dell’Accademia Nazionale di Scienze degli Usa.