Un réseau désordonné capable de détecter des motifs ordonnés :cela semble contradictoire, mais cela se rapproche de la description du fonctionnement du cerveau. Des chercheurs de l'Université de Twente ont développé un tel réseau inspiré du cerveau basé sur la technologie du silicium qui peut fonctionner à température ambiante. Il utilise des propriétés matérielles que les concepteurs électroniques aiment généralement éviter. Grâce à la "conduction sautillante, " le système évolue vers une solution sans utiliser d'éléments préconçus. Les chercheurs publient leurs travaux dans La nature le 15 janvier, 2020.

Le cerveau est très doué pour reconnaître les schémas. L'intelligence artificielle peut faire mieux dans certains cas, mais cela a un prix :il faut une puissance de calcul énorme, alors que le cerveau ne consomme que 20 watts.

L'industrie des semi-conducteurs adopte désormais de nouvelles stratégies de conception informatique inspirées par la fonction cérébrale, comme le processeur Loihi d'Intel, qui a des neurones et des synapses. Toujours, imiter un seul neurone nécessite des milliers de transistors et le cerveau en a des dizaines de milliards. La miniaturisation est une approche à cette échelle, mais la technologie atteint des limites physiques. Le nouveau réseau désordonné d'atomes de dopants, maintenant présenté dans La nature est une approche différente :elle n'utilise pas de neurones préconçus ou d'autres circuits, mais utilise les propriétés des matériaux pour évoluer vers une solution. Cette approche hautement contre-intuitive est économe en énergie et n'occupe pas beaucoup d'espace de surface.

Sauter

En électronique, le dopage est un moyen bien connu d'influencer les propriétés des transistors en introduisant délibérément des impuretés dans le cristal de silicium à une concentration suffisamment élevée pour obtenir l'effet souhaité. Dans ce cas, l'utilisation d'une concentration beaucoup plus faible de bore aboutit à un régime que les concepteurs de circuits préfèrent éviter.

C'est exactement le régime dans lequel fonctionne le réseau désordonné. La conduction s'effectue maintenant via des électrons sautant d'un atome de bore à un autre :cette « conduction par saut » est, dans un sens, comparable aux neurones cherchant une collaboration avec d'autres neurones pour faire une classification. Par exemple, le réseau est alimenté en 16 basiques, modèles à quatre chiffres. Chaque motif donne un signal de sortie différent. Avec ces 16 comme base, il est possible de reconnaître une base de données avec des lettres manuscrites avec une grande précision et rapidité, par exemple. Le composant de base fait maintenant 300 nanomètres de diamètre, a environ 100 atomes de bore et consomme environ 1 microWatt de puissance.

Dans les futurs systèmes utilisant ce type de réseau, la reconnaissance des formes peut être effectuée localement, sans utiliser la puissance de calcul à distance. En conduite autonome, par exemple, de nombreuses décisions doivent être prises sur la base de la reconnaissance. Il s'agit soit d'un puissant système informatique embarqué, soit d'une communication haut débit avec le cloud, probablement même les deux. La nouvelle approche inspirée du cerveau impliquerait moins de transport de données, l'industrie automobile est donc déjà intéressée par la nouvelle approche UT. Ce type de calcul, appelé "edge computing", " peut également être utilisé pour la détection de visage, par exemple.

Le papier, "Classification avec un réseau désordonné d'atomes dopants dans le silicium, " est publié dans La nature . Dans le même numéro, il existe une revue connexe intitulée "Évolution des circuits pour l'apprentissage automatique".