Au cours des dernières décennies, les ordinateurs ont connu des progrès spectaculaires en termes de puissance de traitement; cependant, même les ordinateurs les plus avancés sont relativement rudimentaires par rapport aux complexités et aux capacités du cerveau humain.

Des chercheurs du laboratoire de recherche de l'armée du commandement du développement des capacités de combat de l'armée américaine affirment que cela pourrait changer alors qu'ils s'efforcent de concevoir des ordinateurs inspirés de la structure neuronale du cerveau humain.

Dans le cadre d'une collaboration avec l'Université Lehigh, Des chercheurs de l'armée ont identifié une stratégie de conception pour le développement de matériaux neuromorphiques.

« Les matériaux neuromorphiques sont un nom donné aux catégories de matériaux ou à la combinaison de matériaux qui fournissent à la fois des capacités de calcul et de mémoire dans les appareils, " a déclaré le Dr Sina Najmaei, chercheur et ingénieur électricien au laboratoire.

Najmaei et ses collègues ont publié un article, "Propriétés électroniques et phononiques dynamiquement reconfigurables dans le Disulfure de Hafnium intercalé (HfS2), " dans le numéro de mai 2020 de Matériaux aujourd'hui .

Le concept de calcul neuromorphique est une solution en mémoire qui promet des réductions de plusieurs ordres de grandeur de la consommation d'énergie par rapport aux transistors conventionnels, et convient à la classification et au traitement de données complexes. L'efficacité énergétique limitée des transistors conventionnels est une lacune technologique fondamentale qui entrave les progrès futurs de l'informatique.

La recherche sur les matériaux neuromorphiques menée au cours des 10 dernières années s'est concentrée sur la compréhension des propriétés uniques des matériaux 2D et de leurs structures multicouches van der Waals.

"Les résultats sont très prometteurs pour ces matériaux dans les applications électroniques, mais aussi montrer que les interfaces uniques de ces matériaux offrent une opportunité sans précédent pour la conception des propriétés des matériaux, " a déclaré Najmaei.

Au cours des quatre dernières années, l'équipe a mené un effort axé sur la conception des propriétés des matériaux pour des applications électroniques hautes performances.

« Nos recherches ont conduit à notre Matériaux aujourd'hui papier, qui étend cet effort à la conception de propriétés reconfigurables dans ces matériaux sur la base de systèmes hybrides van der Waal/organométalliques et de conception de matériaux neuromorphiques, " a déclaré Najmaei.

L'informatique neuromorphique traite l'information à l'aide de nouveaux modèles informatiques similaires aux processus cognitifs du cerveau.

"Afin de traiter et de faire des déductions rationnelles à partir de l'entrée, l'information et un nouveau paradigme de l'informatique sont nécessaires, " a déclaré Najmaei. " Le matériel neuromorphique avec des capacités informatiques en mémoire promet de combler ce fossé technologique sans cesse croissant. "

Cette recherche est un tremplin important vers le développement de l'informatique en mémoire dans des appareils hybrides avec des propriétés fonctionnelles uniques pour l'intégration dans des appareils sensoriels cognitifs et surmonte des défis techniques importants qui entravent une approche ascendante pour la rationalisation du matériel informatique inspiré du cerveau, il a dit.

Si les chercheurs peuvent finalement développer un ordinateur qui peut se comporter comme le cerveau, il serait extrêmement utile au combattant, dit Najmaei.

Calcul neuromorphique, comme un système neuronal, offrirait une capacité de calcul complète avec des avantages, comme la robustesse aux dommages, faculté d'apprendre, adaptabilité au changement et aux autres. Il aurait le potentiel de réduire la puissance opérationnelle d'une magnitude de 1, 000 à 1 million de fois par rapport aux paradigmes informatiques actuels.

Ce niveau de traitement serait hautement souhaitable pour la reconnaissance d'images dans les systèmes autonomes, et pour l'intelligence artificielle en général. Compte tenu de l'importance de l'IA et des systèmes autonomes dans la guerre moderne, l'informatique neuromorphique pourrait très bien être la pierre angulaire d'un large éventail de futures capacités de combat à bond en avant, dit Najmaei.