Ha le dimensioni di due pugni, un peso che lo rende portabile ovunque (1,5 chilogrammi) e consuma circa 15 watt anche al suo massimo sforzo. Inoltre si auto-assembla ed è in grado di riprogrammare sé stesso con efficienza: non è un super computer, è il cervello umano.
Questi dati, che a prima vista potrebbero sembrare banali, sono il risultato di una ricerca della Duke University condotta mettendo a confronto il super computer Blue Waters (ai tempi a cui risale la ricerca, nel 2011, il più potente al mondo) ospitato dal National Center for Supercomputing Applications nell’Illinois, con il cervello umano.
Ebbene, il cervello umano performa meglio, e consumando meno energia. Ecco i numeri. Blue Waters occupa circa 2.000 metri quadrati di superficie, consuma circa 15.000.000 di watt e richiede un intricato sistema di raffreddamento (nascosto sotto il pavimento) per dissipare il calore risultante.
Anche se è difficile confrontare i cervelli con i computer basati sul silicio poiché lavorano su principi molto diversi (e perché in realtà non conosciamo ancora con precisione il modo in cui i cervelli elaborano le informazioni) è possibile fare una stima approssimativa basata sul numero di impulsi elettrici digitali che i circa 1011 neuroni in un cervello umano si inviano l’un l’altro al secondo tramite circa 1014 contatti (sinapsi). Ne consegue che un cervello umano adulto esegue circa mille trilioni di miliardi (1015) di operazioni logiche al secondo, ossia un petaflop di capacità computazionale. Il che è esattamente quanto raggiunge la capacità hardware del super computer Blue Waters. Quindi il cervello è molto più impressionante dei migliori super computer in termini di capacità computazionale per unità di volume e per unità di potenza.
Vi pare poco credibile? Fate un esperimento semplicissimo. Mettetevi seduti con un laptop in grembo e chiedetegli di riprodurre un film. Cominciate a sentire molto caldo nel punto in cui il vostro computer è appoggiato? Ebbene, è a causa dell’intenso lavoro che gli avete chiesto di svolgere. Eppure nessuno di noi facendo un esame di statistica ha mai avuto problemi di surriscaldamento cerebrale.
Una semplice osservazione che solleva alcune domande interessanti e ancora senza risposta relative alla fisica termica: un computer deve generare calore per eseguire un calcolo? In tal caso, qual è la minima quantità di calore che può essere generata per una determinata quantità di calcolo? O in alternativa, qual è il massimo calcolo che si può ottenere da una determinata quantità di energia? In che modo la generazione di calore dipende dai componenti fisici del computer e come si possono scegliere i componenti per ridurre la produzione di calore?
Ma in quanto fisici, alla Duke University, i ricercatori si sono posti una domanda in più: l’evoluzione ha portato a cervelli umani prossimi alla loro potenza massima e ottimale? Siamo sicuri che non ci sia un altro sistema fisico che funziona a temperatura ambiente e che consumando 15 watt possa raggiungere un petaflop di calcolo o più? In attesa della risposta non ci resta che guardare un altro film.
Fonte: webhome.phy.duke.edu