La consommation électrique des centres de données du monde entier augmente. Cela crée une forte demande pour de nouvelles technologies qui pourraient conduire à des ordinateurs économes en énergie. Dans une nouvelle étude, des physiciens de l'université Radboud ont démontré que cela pouvait également être réalisé en utilisant des puces dont le fonctionnement s'inspire de celui du cerveau humain. L'étude a été publiée dans la revue scientifique Lettres de physique appliquée le 16 mai.

Par rapport à nos ordinateurs actuels, le cerveau humain utilise une fraction de l'énergie pour traiter la même quantité de données. Cela est possible grâce au fait que notre cerveau peut traiter des données en parallèle et les stocker également en renforçant ou en affaiblissant les connexions.

"Nous voulions voir si nous pouvions mettre en œuvre cette propriété de plasticité dans un système artificiel et la combiner avec la technique rapide et économe en énergie pour contrôler le magnétisme à l'aide de la lumière, qui est appliqué depuis un certain temps déjà, " disent Johan Mentink et Theo Rasing, tous deux physiciens à l'Université Radboud. « Cela devrait conduire à terme à des ordinateurs intelligents et économes en énergie. »

Analogique au lieu de numérique

La possibilité d'un stockage de données rapide et économe en énergie en utilisant le magnétisme est connue depuis un certain temps. En tirant de courtes impulsions lumineuses sur un matériau magnétique, les spins magnétiques dans le matériau sont inversés, qui change un 0 en un 1, et vice versa. "Mais pour que ces aimants se comportent comme des synapses dans le cerveau, qui permettrait non seulement de stocker des données mais aussi de les traiter, les aimants doivent pouvoir changer continuellement, ", explique Johan Mentink.

"Nous avons pu donner aux aimants cette propriété en veillant à ce que l'état magnétique du matériau change progressivement sous l'influence de la lumière, au lieu de faire un flip complet à la fois. Cela pourrait être comparé à une montre analogique qui se déplace progressivement, contrairement à une horloge numérique."

Comportement d'apprentissage des aimants

Cette nouvelle propriété plastique a ouvert la voie aux chercheurs pour construire un petit réseau de neurones artificiels, dans lequel deux zones distinctes de l'aimant - deux synapses artificielles - étaient liées. Rasing :« Nous avons démontré qu'il est possible de construire un réseau de neurones artificiels à l'aide d'aimants, qui non seulement stocke des données, mais est également vraiment capable de classer les modèles et de montrer le comportement d'apprentissage."

Les chercheurs veulent maintenant déterminer s'ils peuvent construire des réseaux de neurones plus grands en suivant cette approche. "À l'heure actuelle, le réseau de neurones apprend de la rétroaction qu'il reçoit d'un ordinateur externe. A plus long terme, nous espérons trouver un principe physique pour mettre en œuvre la rétroaction dans le matériau lui-même. Cela aurait un impact significatif sur la manière dont les réseaux de neurones artificiels pourraient être appliqués dans notre société, " dit Mentink.