Creato un chip che imita il cervello: analizza un milione di misurazioni al secondo
Un microchip ispirato al cervello umano è riuscito ad analizzare dati provenienti da esperimenti sulla fusione nucleare alla velocità di un milione di campioni al secondo. Il risultato arriva da una collaborazione statunitense guidata dal Brookhaven National Laboratory e potrebbe contribuire a rendere più rapidi i sistemi che sorvegliano il plasma nei futuri reattori a fusione.
Non si tratta di un normale processore per computer: il dispositivo utilizza circuiti superconduttori organizzati come una rete neurale, progettati per riconoscere segnali importanti in flussi di dati estremamente veloci. Nei test è stato impiegato per individuare anomalie e anticipare condizioni potenzialmente problematiche all’interno di un tokamak, il dispositivo sperimentale che confina il plasma attraverso potenti campi magnetici.
Un milione di misurazioni al secondo: che cosa ha dimostrato il chip
La ricerca coinvolge il Brookhaven National Laboratory, il Princeton Plasma Physics Laboratory, la struttura DIII-D National Fusion Facility e l’azienda Great Sky, che ha realizzato il chip. Il gruppo ha condotto tre prove legate al monitoraggio e al controllo del plasma. Nelle prime due sono stati elaborati dati acquisiti dal tokamak DIII-D, gestito da General Atomics in California.
I segnali arrivavano alla velocità di un milione di campioni ogni secondo. Il nuovo hardware è riuscito a sostenere questo flusso durante le attività di classificazione delle anomalie e previsione delle interruzioni del confinamento. È importante distinguere il numero di campioni elaborati dalle prestazioni generiche di un processore: il dato descrive la capacità dimostrata in questi test, non un confronto universale con tutte le CPU o GPU.
Perché la fusione nucleare ha bisogno di sistemi così veloci
Nei reattori sperimentali a fusione, il plasma raggiunge temperature estremamente elevate e deve rimanere confinato senza toccare le pareti della camera. Le sue condizioni possono cambiare in tempi brevissimi. Un’instabilità non riconosciuta tempestivamente può compromettere l’esperimento e sollecitare i componenti dell’impianto.
Per questo servono strumenti capaci di leggere continuamente i sensori, riconoscere comportamenti anomali e fornire informazioni utili ai controlli. Elaborare i dati con rapidità è fondamentale, ma rappresenta soltanto una parte del lavoro: per intervenire davvero occorre integrare il chip con sistemi di comando e attuatori affidabili.
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Un processore che imita le reti neurali del cervello
La particolarità del progetto è l’architettura. Invece di affidarsi soltanto ai circuiti convenzionali in silicio, il dispositivo impiega componenti superconduttori configurati per riprodurre alcuni principi di funzionamento delle reti neurali. Questo approccio rientra nella ricerca sul calcolo ispirato al cervello e punta a trattare rapidamente informazioni che arrivano sotto forma di segnali.
La superconduttività richiede condizioni operative particolari, inclusi sistemi di raffreddamento: non significa quindi che il dispositivo sia automaticamente più conveniente o meno energivoro in ogni scenario. Il vantaggio da verificare è la capacità di svolgere determinati compiti in tempi molto brevi, con un’architettura specializzata.
Anche Google DeepMind ha contribuito ai test
La terza prova non ha utilizzato dati acquisiti direttamente dal tokamak, ma segnali simulati con TORAX, uno strumento sviluppato dal gruppo di ricerca sulla fusione di Google DeepMind. In questo scenario, il chip ha analizzato l’evoluzione del plasma per prevedere l’insorgenza delle cosiddette instabilità sawtooth, oscillazioni che possono alterare rapidamente le condizioni interne.
La dimostrazione suggerisce che circuiti neurali superconduttori potrebbero essere impiegati in futuro nel monitoraggio in tempo reale degli impianti. Non significa, però, che un reattore commerciale venga già controllato da questo chip: la tecnologia è ancora in fase di ricerca e validazione.
Quando arriverà nei reattori e quali altri impieghi potrebbe avere
Il gruppo sta sviluppando una nuova versione con una rete neurale dieci volte più grande. Secondo il programma comunicato dai ricercatori, il nuovo hardware dovrebbe essere presentato all’inizio del 2027 e successivamente sottoposto a ulteriori prove presso DIII-D.
Oltre alla fusione, circuiti di questo tipo potrebbero trovare applicazione in settori che richiedono l’analisi immediata di grandi quantità di segnali, come alcune attività scientifiche, la sicurezza informatica e i sistemi legati al calcolo quantistico. Si tratta, per ora, di prospettive da verificare sul campo.
Il traguardo raggiunto resta significativo: un chip progettato secondo principi ispirati al cervello ha elaborato un milione di campioni al secondo in esperimenti rilevanti per la fusione. È un passo verso sistemi di controllo più reattivi, ma non la prova che la fusione commerciale sia ormai risolta.
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