Ricercatori al lavoro per creare algoritmi di IA più efficienti e meno energivori

L'intelligenza artificiale consuma un'enorme quantità di energia, un problema che rischia di frenarne lo sviluppo e l'impatto positivo. Un gruppo di ricercatori del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell'Università di Firenze sta affrontando questa sfida, attingendo ai principi della fisica statistica per sviluppare una nuova generazione di algoritmi più efficienti, ispirati direttamente al funzionamento del cervello umano.

Il problema energetico dell'intelligenza artificiale
I modelli di intelligenza artificiale, in particolare quelli generativi come ChatGPT, richiedono una potenza di calcolo immensa per la fase di addestramento. Questo si traduce in un consumo energetico esorbitante. Si stima che l'addestramento di un singolo modello di grandi dimensioni possa consumare l'equivalente del fabbisogno energetico annuale di centinaia di abitazioni. Questa impronta energetica non solo rappresenta un costo economico significativo, ma pone anche seri interrogativi sulla sostenibilità ambientale di questa tecnologia, proprio mentre l'IA viene proposta come strumento per risolvere problemi globali, inclusi quelli legati al cambiamento climatico.

Il cuore del problema risiede negli attuali algoritmi di apprendimento, che sono spesso "brutali" nel loro approccio, richiedendo miliardi di operazioni per apprendere compiti complessi. Il cervello umano, al confronto, è un capolavoro di efficienza: pur eseguendo compiti incredibilmente sofisticati, consuma una frazione minima di energia, paragonabile a quella di una lampadina. È proprio da questa discrepanza che parte la ricerca fiorentina.

La soluzione nella fisica statistica
Il team di Firenze, coordinato dal professor Duccio Fanelli, sta esplorando come i metodi della fisica statistica, la branca della fisica che descrive il comportamento collettivo di sistemi con un gran numero di particelle, possano essere applicati per creare reti neurali più "intelligenti" ed efficienti. L'idea è quella di imitare i meccanismi di apprendimento del cervello, dove le connessioni tra neuroni (le sinapsi) si rafforzano o si indeboliscono in base all'esperienza, in un processo continuo di ottimizzazione che richiede poche risorse.

I ricercatori stanno lavorando su modelli in cui l'apprendimento non è un processo forzato e dispendioso, ma un fenomeno emergente, una proprietà intrinseca della dinamica della rete neurale. Questo approccio potrebbe portare allo sviluppo di algoritmi che apprendono in modo più naturale e, soprattutto, con un consumo energetico drasticamente inferiore.

• Aree chiave della ricerca:
  • Sviluppo di algoritmi di apprendimento "event-driven", che si attivano solo quando necessario.
  • Studio di reti neurali "spiking", che mimano più fedelmente la comunicazione tra neuroni biologici.
  • Implementazione di modelli a basso consumo energetico per applicazioni "edge", ovvero direttamente su dispositivi come smartphone e sensori.
  • Analisi dei sistemi complessi per ottimizzare l'architettura delle reti neurali.

In definitiva, la ricerca condotta a Firenze non mira solo a un miglioramento incrementale, ma a un vero e proprio cambio di paradigma nel campo dell'intelligenza artificiale. Rendere l'IA più sostenibile è una condizione necessaria per sbloccarne appieno il potenziale, assicurando che questa rivoluzione tecnologica possa procedere in armonia con le esigenze del nostro pianeta. La fisica, ancora una volta, potrebbe fornire la chiave per comprendere e plasmare il futuro.