È più potente un supercomputer o il cervello umano?

È più potente un supercomputer o il cervello umano?

25.05.2017 | La potenza dei calcolatori continua a crescere e ha raggiunto nuove vette. Ma ha già superato la nostra mente?

Si fa un gran parlare della possibilità di creare una replica completa e digitale del cervello umano: un’impresa titanica sulla quale, tra gli altri, stanno lavorando due importanti progetti come lo Human Brain Project, finanziato dall’Unione Europea, e la BRAIN Initiative finanziata invece dalla Casa Bianca. L’impresa, una volta portata a termine con successo, spalancherebbe le porte a una marea di applicazioni rivoluzionarie, tra cui la possibilità di guarire le malattie neuropsichiatriche agendo direttamente sul cervello o addirittura di trasferire la nostra mente in un computer (obiettivo che però non rientra nei due progetti citati).

A che punto siamo? Nonostante i rapidi avanzamenti che si stanno compiendo – grazie anche alla teoria del connettoma, termine che indica la mappa della totalità delle connessioni tra i neuroni di un sistema nervoso – la strada per arrivare davvero a mappare integralmente i 100 miliardi di neuroni e oltre un milione di miliardi di sinapsi interconnessi in complicatissimi pattern è ancora molto, molto lunga. Soprattutto se l’obiettivo non è limitarsi a mappare il cervello, ma riprodurlo artificialmente (come sembrerebbe voler fare anche la Neuralink fondata dal solito Elon Musk).

Per capire quanto sia difficile riuscire in una simile impresa, basta considerare questo aspetto: nel 2013 un'accurata simulazione del cervello umano è stata effettuata in Giappone, dove un supercomputer è riuscito a replicare un secondo dell’attività cerebrale. Una conquista importante, per la quale però è stato necessario utilizzare K (il supercomputer della Fujitsu che al momento occupa il settimo posto della classifica dei calcolatori più potenti del mondo), i suoi 80mila processori e 1,4 milioni di GB di RAM. Non è tutto: per replicare un solo secondo del funzionamento del cervello, questo potentissimo computer ha impiegato 40 minuti.

Lo sforzo necessario per raggiungere un risultato tutto sommato modesto dà l’idea di quanto il nostro cervello sia un organo estremamente potente, che la tecnologia attuale non può in alcun modo replicare e che, secondo alcuni scienziati, non sarà semplicemente mai possibile simulare per via informatica. Dal 2013 a oggi, però, i supercomputer hanno fatto enormi progressi: se i 10 petaFLOPS (ovvero 10 milioni di miliardi di operazioni al secondo) che rappresentano la potenza computazionale di K erano all’epoca quasi il massimo raggiungibile, oggi le cose sono cambiate.

La sfida dei supercomputer, infatti, sta ormai diventando qualcosa di simile alla “corsa allo spazio” avvenuta tra Stati Uniti e Unione Sovietica durante la Guerra Fredda. Al posto dell’URSS, però, c’è la Cina, che al momento detiene le prime due posizioni della già citata classifica grazie al Sunway TaihuLight (con una capacità di calcolo da 93 petaFLOPS) e al Tianhe-2 (che, anche grazie a una CPU Intel, raggiunge i 33 petaFLOPS).

Il primo supercomputer statunitense fa la sua comparsa sull’ultimo gradino del podio: il Titan prodotto da Cray (17 petaFLOPS), seguito a sua volta dal Sequoia di IBM (anche lui dalla capacità di 17 petaFLOPS). Le altre posizione della top ten sono occupate ancora dagli Stati Uniti (al quinto, nono e decimo posto), con qualche intrusione del Giappone e della Svizzera. Anche l’Italia, comunque, non sfigura: il Marconi, basato sulla piattaforma NeXtScale di Lenovo, dovrebbe venir installato entro luglio di quest’anno e raggiunge il 12esimo posto della classifica.

I primi cinque supercomputer nella classifica ufficiale stilata da Top 500

A questo punto, una domanda sorge spontanea: il nostro cervello è ancora più potente dei computer? E se sì, quanto è potente per la precisione? Provare a rispondere a questa domanda, significa però perdersi in una giungla di calcoli estremamente complessi e diversi tra di loro. Secondo Dharmendra Modha, chief scientist di IBM, il nostro cervello non supera i 38 petaFLOPS (quindi 38 milioni di miliardi di operazioni al secondo), il che significherebbe che i più potenti supercomputer sono riusciti da qualche anno a superarci abbondantemente. Non tutti sono d’accordo: secondo Henry Markram del Blue Brain Project di IBM, i computer non riusciranno a simulare il cervello finché non raggiungeranno la tremenda potenza di un exaFLOPS (un miliardo di miliardi di operazioni al secondo), qualcosa che potrebbe diventare realtà solo nel giro di qualche anno.

 
Il cervello, secondo questi calcoli, sarebbe ancora 30 volte più potente dei migliori supercomputer in circolazione

Ma hanno senso tutti questi paragoni? In fondo, i computer si limitano a eseguire calcoli nel vero senso della parola; mentre il funzionamento del nostro cervello è diverso e molto più complesso. Per questa ragione, due ricercatori delle università di Berkeley e Carnegie Mellon hanno provato a utilizzare una scala diversa, paragonando la velocità con cui un computer sposta le informazioni all’interno del suo sistema con la frequenza con cui i nostri neuroni sparano i segnali elettrici. “In questo modo, possiamo misurare la capacità del cervello in termini di comunicazione, qualcosa che non è mai stato fatto prima”, ha spiegato la ricercatrice Katja Grace. Il risultato? Il cervello, secondo questi calcoli, è ancora circa 30 volte più veloce dei più potenti supercomputer del mondo.

Quel che è certo è che per riprodurre digitalmente il cervello servono due cose: computer sufficientemente potenti e una mappa completa del funzionamento della nostra mente. Al momento nessuna delle due è realtà. C’è un altro, fondamentale, aspetto da prendere in considerazione: l’efficienza energetica. Il già citato Sunway TaihuLight riesce a svolgere l’impressionante quantità di calcoli al secondo che lo contraddistingue consumando 15,371 kilowatt. Non è tutto: secondo i calcoli di IBM, per imitare il cervello con l’attuale tecnologia si consumerebbe lo sproposito di 100mila chilowatt. La nostra mente, con tutta probabilità un organo ancora più potente del supercomputer cinese, consuma 20 watt: quanto una lampadina. Almeno sotto il punto di vista dell’efficienza energetica siamo ancora, letteralmente, milioni di volte più avanti.

l'autore
Le Macchine Volanti