Reconnaissance vocale à l'aide de polyaniline sulfonée. Crédit :Creative Commons CC-BY, crédit :2021, Yuki Usami et al., Matériaux avancés
L'informatique de réservoir (RC) s'attaque à des problèmes complexes en imitant la façon dont l'information est traitée dans le cerveau des animaux. Il repose sur un réseau connecté de manière aléatoire qui sert de réservoir d'informations et conduit finalement à des sorties plus efficaces. Pour réaliser la RC directement dans la matière (au lieu de la simuler dans un calculateur numérique), de nombreux matériaux de réservoir ont été étudiés à ce jour. Maintenant, une équipe comprenant des chercheurs de l'Université d'Osaka a conçu un réseau de polyaniline sulfonée pour la RC.
Les réseaux neuronaux du cerveau utilisent des signaux électrochimiques transportés par des ions. Par conséquent, une approche électrochimique est un choix logique lors du choix d'un système de matériaux pour la RC. Les transistors électrochimiques organiques à effet de champ (OECFET) sont populaires en bioélectronique; cependant, ils n'ont pas encore été largement utilisés pour la RC.
La clé du matériau du réservoir est qu'il a un comportement riche (dépendant du temps) et qu'il est désordonné, ce qui fait des matériaux polymères une excellente option car ils forment par eux-mêmes des réseaux aléatoires.
La polyaniline est un polymère prometteur pour les applications RC, parce qu'il est facile à polymériser, a une bonne stabilité dans l'atmosphère, et a un comportement de dopage/dédopage réversible, ce qui signifie que sa conduction peut être altérée.
Les chercheurs ont étudié la polyaniline sulfonée (SPAN), lequel, en plus des avantages de la polyaniline, a une haute solubilité dans l'eau et un comportement d'auto-dopage. Ceux-ci rendent SPAN plus facile à utiliser et le dopage plus uniforme.
"Les protons atmosphériques sont injectés directement dans la chaîne polymère de SPAN, qui le fait conduire, " explique l'auteur principal de l'étude Yuki Usami. " Cette conduction peut ensuite être contrôlée en ajustant l'humidité. "
Les chercheurs ont utilisé une simple méthode de coulée par goutte pour assembler le SPAN sur des électrodes en or pour donner un dispositif de réseau électrochimique organique (OEND).
Le SPAN OEND a été testé pour la RC en vérifiant la forme d'onde et en évaluant ses performances dans les tâches de mémoire à court terme. Les résultats d'un test visant à déterminer dans quelle mesure la parole pouvait être reconnue ont atteint une précision de 70 %. Cette capacité de SPAN OEND était comparable à une simulation logicielle de RC.
"Nous avons montré que notre système SPAN OEND peut être appliqué en RC, " déclare l'auteur correspondant de l'étude, Takuya Matsumoto. " Les prochaines étapes pour établir des systèmes qui ne dépendent pas de l'humidité offriront des options plus pratiques; cependant, le succès de notre système basé sur SPAN est une étape positive pour le calcul de réservoir basé sur les matériaux, qui devrait avoir un impact significatif sur la prochaine génération d'appareils d'intelligence artificielle."
