La scuola di eccellenza "Modelli di Calcolo Ispirati ai Meccanismi di Funzionamento Biologico del Cervello" (Brain Inspired Computing), si propone di introdurre i concetti che stanno alla base della comprensione di paradigmi di calcolo e di elaborazione ispirati al funzionamento del cervello umano. Tali concetti si incentrano su discipline e specializzazioni diverse tra le quali matematica, fisica, informatica, medicina, biologia, nanotecnologia, e scienza dei materiali.

Di fatto, per approcciare una questione scientifica così complessa, che è basata sulla integrazione di nozioni tipicamente affrontate singolarmente in corsi di studio quali fisica, medicina o ingegneria, è necessario un approccio didattico interdisciplinare che articoli l'insegnamento e l'apprendimento secondo una procedura paradigmatica e formale con l'obiettivo di creare una matrice metodologica comune.

L’utilizzo di nuovi paradigmi di calcolo ispirati al funzionamento del cervello umano consentono la realizzazione di computer basati su architetture caratterizzate da velocità di elaborazione di gran lunga superiori a quelle disponibili nelle tecnologie attuali e consumi energetici significativamente più ridotti. Inoltre, algoritmi paralleli di elaborazione ispirati al cervello umano e quindi senza la necessità di una unità di controllo centrale, sono utilizzati sia per la determinazione di soluzioni ottimali in scenari complessi che per l'elaborazione di grandi moli di dati, nello specifico questo ultimo aspetto è cruciale nell'era emergente di "Internet of Things" e "Big Data".

I docenti della scuola e le attività didattiche hanno la finalità di fornire agli studenti la conoscenza necessaria per rispondere a domande quali:

Cosa rende il cervello umano un sistema di calcolo così potente, ma allo stesso tempo energeticamente efficiente? E' possibile trovare una metodologia per implementare questo sistema così complesso in un chip? Come si può sfruttare il principio di funzionamento del cervello per elaborare in modo veloce ed efficiente elevate quantità di dati?
 

ARTICOLAZIONE DEL PROGRAMMA FORMATIVO:

Le attività didattiche sono organizzate su tre livelli. Il Livello Fondamentale fornirà gli strumenti necessari a studenti provenienti da percorsi didattici diversi di avere una base conoscitiva comune. Il Livello di Approfondimento fornirà tutti gli strumenti concettuali necessari alla comprensione dello stato dell'arte e delle sfide aperte nel contesto scientifico della scuola, argomenti che infine e in modo dettagliato saranno trattati dai docenti nel Livello Specifico. Inoltre, i docenti del Livello di Approfondimento presenteranno tre questioni scientifiche strategiche, elettromagnetismo emergente dalla topologia, isolanti topologici, e radiomica celebrale, che sono di interesse per diversi attori sia a livello europeo che intercontinentale (USA e Asia).

Infine, il programma didattico presenta tre "lezioni FOCUS", che a differenza delle altre lezioni hanno un taglio orientato alla divulgazione. La prima di esse si occuperà di descrivere i principali attori coinvolti nello sviluppo di sistemi di calcolo ispirati al cervello (e.g. IBM). La seconda è incentrata sulla descrizione delle tecnologie necessarie per lo sviluppo di sistemi di calcolo ispirati al cervello. Infine nella terza lezione il Prof. Di Ventra presenterà le prospettive e nuove direzioni per il calcolo ispirato al cervello.

Informazioni più dettagliate nella scheda del progetto allegata.