Fisico sperimentale con oltre tre decenni di esperienza nella fotonica, Luigi Loreti è l’inventore e project leader di una intuizione rivoluzionaria nell’orientamento della ricerca sui processi di calcolo. Grazie alla sua conoscenza di questa materia, sta guidando un gruppo di ricerca nello sviluppare un nuovo approccio al calcolo ottico, superando le limitazioni delle tecnologie esistenti. La soluzione che ha messo a punto potrebbe accelerare significativamente i processi di calcolo, aprendo la strada a nuove applicazioni in settori strategici come l’intelligenza artificiale e l’analisi dei big data. I risultati ottenuti finora, in ogni caso, rivelano un aumento dell’efficienza di calcolo con una drastica riduzione del consumo energetico. Lo abbiamo incontrato a Milano.

Luigi Loreti, in che modo l’intelligenza artificiale sta cambiando il settore dell’informatica?

«L’intelligenza artificiale è la capacità dei computer di simulare l’intelligenza umana. Le sue radici risalgono al secolo scorso, ma è negli ultimi anni che c’è stato il vero exploit quando è aumentata la potenza del calcolo e sono stati introdotti nuovi computer e nuove schede grafiche (GPU). L’intelligenza artificiale si nutre di un’enorme quantità di dati. Ha bisogno, dunque, di combinare migliaia di server e algoritmi efficienti per poter elaborare calcoli complessi».

Oggi siamo immersi in un mondo plasmato dagli algoritmi computazionali. Chi sono i protagonisti di questo mondo?

«In questo momento i protagonisti sono i grandi detentori dell’informazione, cioè chi ha la grande capacità di avere un’enorme quantità di dati. Parlo di Google, Facebook, Microsoft e big tech simili. Le grandi aziende tecnologiche, con le loro risorse e il loro potere di mercato, sono sicuramente loro gli attori di primo piano. Chi possiede le infrastrutture computazionali più potenti e gli algoritmi più sofisticati può sfruttare al meglio i dati».

Sappiamo che lei sta lavorando a una sua intuizione scientifica del tutto originale. Di cosa si tratta?

«Ho brevettato un processore fotonico che ritengo rivoluzionerà il mondo della computazione. Si tratta di non utilizzare gli elettroni, cioè la corrente elettrica che consuma energia, ma utilizzare i fotoni, cioè la luce, che non consuma energia, ma soprattutto il processore, la velocità della luce per eseguire calcoli complessi in modo istantaneo. Grazie all’approccio al calcolo ipervettoriale, sono in grado di accelerare con il nuovo processore lo sviluppo dell’intelligenza artificiale, delle simulazioni scientifiche e di altre applicazioni che richiedono una potenza di calcolo senza precedenti. Maggiore capacità di calcolo e maggiore efficienza energetica rispetto ai processori tradizionali, aprendo la strada a nuove possibilità in numerosi settori».

Quali sono i processi scientifici che potrebbero consentire alla sua intuizione di diventare realtà?

«Innanzitutto, dopo la validazione concettuale del mio brevetto, che è stato oggetto di una specifica valutazione e certificazione da parte di una delle big mondiali del settore, ora si è in procinto di realizzare un primo prototipo idoneo a dimostrare tutte le prestazioni applicative. Anche per questa fase si sta valutando un accordo con un potenziale partner di standing mondiale, al momento soggetto a segretezza dopo un accordo di non divulgazione sottoscritto. In una seconda fase, ho intenzione di pubblicare i risultati del mio lavoro su riviste scientifiche peer-reviewed, per portarlo a conoscenza della comunità scientifica internazionale. La tecnologia che utilizzo è molto nota e simile a quella dei monitor LCD. Impiego le celle di cristallo liquido come interruttori on/off per controllare fasci di luce che le attraversa. Questo mi permette di costruire logiche basate sull’ottica. Non parlo di tecnologie complesse che richiedono ingenti investimenti, come computer quantistici o cose di questo tipo, ma di tecnologie molto più semplici e meno costose».

Quali saranno i vantaggi concreti dell’uso dei fotoni invece che degli elettroni come vettori di informazioni?

«Fondamentali sono il consumo energetico estremamente ridotto con un minore impatto ambientale, l’economicità della soluzione, l’assenza di interferenze elettromagnetiche e la possibilità di nuovi paradigmi di calcolo. L’elettrone ha bisogno di un mezzo conduttore, come il rame, per muoversi mentre il fotone può propagarsi sia nel vuoto che in altri materiali come l’acqua o il vetro, non avendo carica elettrica».

Dal punto di vista dei costi quali saranno i vantaggi?

«L’utilizzo dei fotoni come vettori di informazioni, a differenza degli elettroni, non producono calore durante il loro movimento. Questo significa che il processore fotonico funziona a temperature più basse e con conseguente consumo energetico significativamente inferiore. Oggi far funzionare l’intelligenza artificiale richiede migliaia e migliaia di server collegati tra di loro che consumano moltissimi megawatt di energia con conseguente emissione di CO2, e soprattutto consumano tantissima acqua dolce che viene usata per il raffreddamento. Il processore fotonico che ho sviluppato, non solo riduce tutti i costi associati al raffreddamento, ma richiede materiali meno complessi rispetto a quelli utilizzati nell’elettronica tradizionale, abbassando i costi di produzione».

Quali saranno i settori di mercato più interessati alla sua intuizione e a questo nuovo processo?

«Esiste un potenziale per rivoluzionare una vasta gamma di settori. Penso ad applicazioni nel campo della finanza, nel campo della sicurezza, nell’istruzione e nella sanità, insomma a tutti i campi dove l’intelligenza artificiale viene già applicata. Penso anche di creare modelli matematici utili in campo finanziario o per l’analisi del comportamento climatico. Ad esempio, il Dipartimento di matematica del Politecnico di Milano (MOX) sta studiando da anni la creazione del modello matematico di un cuore per replicare la funzione del battito cardiaco. Diciamo che l’innovativo hardware e gli algoritmi sviluppati sarebbero molto utili per creare un modello matematico del cuore e ciò aiuterebbe a facilitare le attività in campo chirurgico ma anche per lo sviluppo di medicamenti per il cuore».

Invece dal punto di vista del settore della sicurezza quali sono le applicazioni possibili?

«Il settore della sicurezza, proprio per la natura intrinseca della luce e del calcolo ipervettoriale, che sono questi ultimi vettori di grandissime dimensioni, è destinato a trarre notevoli benefici. Con il mio sistema il calcolo è minore e soprattutto è molto più sicuro. Basti pensare alla crittografia e alla sicurezza delle comunicazioni».

Nel settore della finanza quali saranno i vantaggi?

«Gli ipervettori possono contenere moltissime informazioni. Il settore della finanza, che è caratterizzato da un’elevata gestione di dati sensibili e transazioni di grande valore, può trarre enormi benefici dall’adozione di tecnologie fotoniche. Utilizzare un hardware come quello che ho brevettato, renderebbe le operazioni finanziarie più veloci garantendo un vantaggio competitivo, basti pensare per esempio alla produzione di criptovalute, o all’analisi dei dati in tempo reale per prendere decisioni di investimento più informate e rapide. Minor consumo energetico si traduce in minori costi operativi. Il mio studio è partito proprio dal mining delle criptovalute, su suggerimento di un mio amico che consumava più energia elettrica rispetto al valore della moneta che realizzava». 

Come si pone la sua intuizione brevettata nel contesto internazionale della ricerca?

«La mia intuizione brevettata rappresenta un passo avanti significativo nel campo dei chip fotonici, offrendo una soluzione innovativa al calcolo ottico parallelo iperdimensionale già studiato negli anni precedenti ma ancora non realizzato per mancanza della giusta tecnologia che sono riuscito a realizzare grazie a miei ultimi studi. Questa innovazione si inserisce in un contesto internazionale di ricerca sempre più competitivo. Il mio brevetto contribuisce a questo sforzo aprendo nuove prospettive per vaste applicazioni, coprendo l’attuale gap temporale tra il calcolo convenzionale che utilizza il silicio e il calcolo quantistico, argomento da me approfondito, il quale nonostante gli ingenti investimenti dei grandi player mondiali, non si è dimostrato una strategia convincente per realizzare un computer quantistico su larga scala».