Nous approchons de la limite du nombre de microprocesseurs pouvant être développés. Gunnar Tufte propose de construire des ordinateurs d'une manière complètement nouvelle, inspiré du cerveau humain et de la nanotechnologie.

Gunnar Tufte est professeur d'informatique, mais ses recherches l'ont conduit dans des directions surprenantes. Il est maintenant à la tête d'un projet qui repense la façon dont les ordinateurs de demain devraient être construits, inspiré par les neurosciences et la physique.

Tufte appelle les ordinateurs un miracle dans le monde moderne, mais pense que leurs transistors approchent de l'âge de la retraite.

"Il est temps de repenser les ordinateurs. En principe, ils sont toujours construits de la même manière qu'il y a 60-70 ans, " dit Tufte.

Tufte pense que la structure du cerveau humain peut inspirer l'architecture des ordinateurs du futur :auto-organisés et construits à partir de matériaux non traditionnels.

Il ne parle pas d'un cyborg, qui est un mélange de technologie et de biologie.

Depuis plus de 50 ans, les vitesses des microprocesseurs ont doublé tous les deux ans. Tufte pense qu'il ne sera pas possible de maintenir ce rythme agressif plus longtemps. La réduction du nombre de composants rend les machines peu fiables. L'augmentation du nombre de pièces les rend énergivores. Un datacenter type consomme autant d'électricité que 40 000 foyers, et la complexité croissante des machines les rend trop coûteuses à fabriquer.

Regardez le cerveau

Le professeur NTNU pense que le cerveau a des caractéristiques que les ordinateurs devraient avoir.

"Le cerveau fournit des performances stables même si les pièces sont instables, il nécessite très peu d'énergie et a un processus de conception auto-organisé. Si nous parvenons à transférer des propriétés comme celles-ci des réseaux de neurones aux ordinateurs, nous pourrons révolutionner la façon dont nous fabriquons des ordinateurs, " il a dit.

Tufte explique que le cerveau effectue en grande partie les mêmes tâches qu'un ordinateur :il traite l'information, exerce un contrôle et a de la mémoire. Mais la structure est complètement différente. Les cellules du cerveau s'auto-organisent, et ils font leur propre architecture et s'adaptent en permanence, sans plan d'ensemble, il a dit.

« Une cellule est à la fois construite et constructeur. Les réseaux de neurones sont complexes mais au départ simples. L'organisme s'adapte à l'environnement et au monde. Quand nous construisons des machines, c'est le contraire, " dit-il. " Nous construisons un ordinateur de pièces qui sont précisément planifiées et produites, et ils sont assemblés selon un grand plan pour effectuer une tâche spécifique. La machine est compliquée dès le départ, mais n'a pas la capacité de se développer."

L'art d'apprendre

Et alors que nous devons programmer un ordinateur pour effectuer de nouvelles tâches ou s'adapter à d'autres technologies, le cerveau a la capacité d'apprendre.

Il dit que la construction de ce type d'ordinateur nécessitera un matériel complètement différent de celui utilisé dans les machines d'aujourd'hui, une idée qui est poursuivie dans un projet de recherche de cinq ans qui se termine en 2022 partiellement financé par le Conseil de la recherche de Norvège appelé SOCRATES.

Les nano-aimants pourraient offrir une approche, par exemple.

"Les aimants sont faciles à fabriquer, et ils sont faciles à mettre à l'échelle car ils sont si simples et nécessitent peu d'énergie. En permettant l'auto-organisation, nous ne dépendons pas du composant individuel. Un ou plusieurs composants peuvent différer sans que le résultat soit erroné, " il dit.

Nano-aimants déjà là

Des nanoaimants ont été produits dans le NTNU Nanolab, et Tufte et son groupe exécutent des simulations de la façon dont les aimants peuvent se comporter de manière auto-organisée.

Les chercheurs collaborent avec des collègues de l'ETH en Suisse, l'Université de Sheffield, l'Université de Gand, Université métropolitaine d'Oslo et Université de York. L'intérêt pour le financement de la recherche sur des alternatives au processeur silicium a décollé au cours des cinq à six dernières années, dit Tufte. Internationalement, les recherches actuelles incluent l'utilisation de nanotubes de carbone et de diverses solutions moléculaires.

Ignore les petites erreurs

Mais comment les résultats peuvent-ils être corrects si le matériel tombe en panne ?

« Des erreurs se produisent lorsque vous réduisez la taille. Vous devez donc compenser avec une technologie qui détectera les erreurs. À un moment donné, vous finirez par utiliser plus de ressources pour découvrir les erreurs que pour résoudre le problème. Le cerveau a une auto-organisation sous-jacente qui ne dépend pas de la fiabilité d'une seule cellule cérébrale. Nous devons essayer de copier cela, " dit Tufte.

Tufte dit que le monde survivrait sûrement même si les ordinateurs d'aujourd'hui ne deviennent pas plus puissants, mais que le développement d'ordinateurs plus efficaces a des conséquences environnementales évidentes, en plus de tout le reste.

"On éviterait d'imploser la planète. Mais l'impact sur l'économie et la politique serait énorme. Tout est basé sur la croissance. Personnellement, Je verrais cela comme un énorme avantage si la croissance s'arrêtait. Nous devons réduire la consommation, " dit Tufte.