Con il chip neuromorfico Intel Loihi il computer diventa in grado di riconoscere gli odori

I chip neuromorfici Loihi sono ormai una vecchia conoscenza: Intel presenta il suo sistema neuromorfico Pohoiki Beach, basato su 64 chip Loihi. Sono fattivamente utilizzati per sviluppare reti neurali e sovrintendere il funzionamento degli algoritmi di intelligenza artificiale.

In un articolo pubblicato su Nature Machine Intelligence, i ricercatori degli Intel Labs e della Cornell University hanno dimostrato le capacità del chip neuromorfico nell’imparare a riconoscere sostanze chimiche pericolose dal loro odore.
Gli esperti spiegano che Loihi ha appreso le informazioni su ciascun odore usando solo un singolo campione senza danneggiare la memoria contenente i dati olfattivi imparati precedentemente.

Il sistema messo a punto ha dimostrato un’accuratezza di riconoscimento superiore ai metodi convenzionali. Viene fatto un confronto anche con un’avanzata soluzione di deep learning che però ha richiesto un numero di campioni per l’attività di addestramento 3.000 volte superiore per raggiungere lo stesso livello di accuratezza nella classificazione delle informazioni olfattive da parte di Loihi.

“Stiamo sviluppando algoritmi neurali con Loihi che imitano ciò che accade nel cervello quando annusiamo qualcosa. Questo lavoro è il primo esempio di ricerca contemporanea che interseca neuroscienze e intelligenza artificiale e dimostra il potenziale di Loihi nell’offrire importanti abilità sensoriali dalle quali potranno trarre beneficio vari settori“, ha dichiarato Nabil Imam, Senior Research Scientist presso i laboratori di Intel.

Ma come può un computer attivare competenze olfattive senza disporre di un vero e proprio naso?

Imam e i suoi collaboratori hanno utilizzato un ampio set di dati derivante dalle registrazioni di 72 sensori chimici in risposta all’immissione di 10 sostanze gassose immesse all’interno di una galleria del vento. Le risposte dei sensori ai singoli “odori” sono state trasmesse a Loihi realizzando una rete neurale che prova a imitare il comportamento del cervello umano.
Il chip ha rapidamente appreso le rappresentazioni neurali di ciascuno dei 10 odori, tra cui acetone, ammoniaca e metano, identificandoli per giunta anche in presenza di forti interferenze di fondo. I rivelatori di fumo e di monossido di carbonio usati negli edifici si servono di appositi sensori per rilevare gli odori ma non sono in grado di distinguerli; emettono un segnale acustico quando rilevano le molecole nocive nell’aria ma non sono in grado di classificarle in modo intelligente.

Con Intel Loihi è stato possibile discriminare in maniera “smart” i vari odori aprendo la strada a tante possibili applicazioni future.
Anche perché per anni l’industria ha cercato di realizzare sistemi di elaborazione chemosensoriale intelligenti, affidabili e veloci, altrimenti chiamati “sistemi a naso elettronico“. Imam parla di robot dotati di chip neuromorfi per il monitoraggio ambientale e il rilevamento di materiali pericolosi o per il controllo qualità nelle fabbriche. Sistemi evoluti che potrebbero essere utilizzati per diagnosi mediche (alcune malattie portano all’emissione, da parte del soggetto affetto, particolari odori) o per il controllo dei viaggiatori negli aeroporti ai fini della sicurezza.

La sfida è a questo punto generalizzare l’approccio per gestire un ampio ventaglio di problemi ottimizzando allo stesso tempo le abilità del computer nel discernere odori molto simili, che potrebbero trarre in inganno anche i soggetti più sensibili.