Il Politecnico di Milano ha sviluppato un circuito elettronico in grado di risolvere un sistema di equazioni lineari in una sola operazione della durata di alcune decine di nanosecondi.

Secondo l’ateneo “le prestazioni di questo nuovo circuito sono superiori non solo ai computer digitali classici, ma addirittura degli avveniristici computer quantistici: sarà presto possibile lo sviluppo di una nuova generazione di acceleratori di calcolo che rivoluzionerà la tecnologia dell’intelligenza artificiale“.

Circuiti crosspoint di memristori realizzati con processo di litografia ottica in clean room. Ognuno dei circuiti permette di risolvere un sistema di equazioni lineari in una sola operazione.

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 computer esegue un algoritmo che richiede numerosissime operazioni, che si traducono in un tempo ed una energia considerevoli.

Il nuovo circuito sviluppato nell’ambito del progetto europeo ERC RESCUE (Resistive switch computing beyond CMOS), risolve sistemi di equazioni lineari (Ax=b) grazie a un nuovo metodo di calcolo in memoria, dove i coefficienti della matrice A sono memorizzati in uno speciale dispositivo detto memristore. Il memristore è in grado di memorizzare valori analogici, perciò una matrice di memristori 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 e per risolvere complicate equazioni differenziali, come l’equazione di Schrödinger per il calcolo di funzioni d’onda quantistiche di un elettrone. Tutte queste operazioni sono condotte in una sola operazione.

I risultati sono stati pubblicati sulla rivista PNAS dell’Accademia Nazionale di Scienze degli USA.