Fig. 1. (a) Photographie optique d'un dispositif spintronique fabriqué qui sert de synapse artificielle dans la présente démonstration. Le circuit de mesure pour la commutation de résistance est également montré. (b) Relation mesurée entre la résistance de l'appareil et le courant appliqué, montrant une variation de résistance de type analogique. (c) Photographie d'un réseau de dispositifs spintroniques monté sur un boîtier en céramique, qui est utilisé pour le réseau de neurones artificiels développé. Crédit :Université du Tohoku
Des chercheurs de l'Université du Tohoku ont, pour la première fois, a démontré avec succès le fonctionnement de base de l'intelligence artificielle basée sur la spintronique.
Intelligence artificielle, qui émule la fonction de traitement de l'information du cerveau qui peut exécuter rapidement des tâches complexes et compliquées telles que la reconnaissance d'images et la prévision météorologique, fait l'objet d'une attention croissante et a déjà été partiellement mis en pratique.
L'intelligence artificielle actuellement utilisée fonctionne sur le cadre conventionnel de la technologie des circuits intégrés à base de semi-conducteurs. Cependant, cela manque de la compacité et de la faible puissance du cerveau humain. Pour surmonter ce défi, la mise en œuvre d'un seul dispositif à semi-conducteurs jouant le rôle d'une synapse est très prometteuse.
Le groupe de recherche de l'Université du Tohoku du professeur Hideo Ohno, Professeur Shigeo Sato, Professeur Yoshihiko Horio, Le professeur agrégé Shunsuke Fukami et le professeur adjoint Hisanao Akima ont développé un réseau de neurones artificiels dans lequel leurs dispositifs spintroniques récemment développés, comprenant un matériau magnétique à l'échelle microscopique, sont employés (Fig. 1). Le dispositif spintronique utilisé est capable de mémoriser des valeurs arbitrales entre 0 et 1 de manière analogique contrairement aux dispositifs magnétiques classiques, et ainsi remplir la fonction d'apprentissage, qui est servi par les synapses dans le cerveau.
Fig. 2. Schéma fonctionnel du réseau de neurones artificiels développé, composé d'un PC, FPGA, et une gamme de dispositifs de spintronique (couple spin-orbite ; SOT). Crédit :Université du Tohoku
En utilisant le réseau développé (Fig. 2), les chercheurs ont examiné une opération de mémoire associative, qui n'est pas facilement exécuté par les ordinateurs conventionnels. A travers les multiples épreuves, ils ont confirmé que les dispositifs spintroniques ont une capacité d'apprentissage avec laquelle le réseau de neurones artificiels développé peut associer avec succès des modèles mémorisés (Fig. 3) à partir de leurs versions bruyantes d'entrée, tout comme le cerveau humain.
La démonstration de preuve de concept dans cette recherche devrait ouvrir de nouveaux horizons dans la technologie de l'intelligence artificielle - une technologie de taille compacte, et qui atteint simultanément des capacités de traitement rapide et une consommation d'énergie ultrafaible. Ces fonctionnalités devraient permettre à l'intelligence artificielle d'être utilisée dans un large éventail d'applications sociétales telles que la reconnaissance d'images/vocales, terminaux portables, réseaux de capteurs et robots de soins.
Fig. 3. Trois types de motifs, "JE", "C", et T", exprimé en blocs 3x3 utilisés pour l'expérience d'opération de mémoire associative. Crédit :Université du Tohoku
