Des chercheurs du MESA+ Institute for Nanotechnology et du CTIT Institute for ICT Research de l'Université de Twente aux Pays-Bas ont produit des circuits électroniques fonctionnels qui ont été développés d'une manière radicalement nouvelle, en utilisant des méthodes qui ressemblent à l'évolution darwinienne. La taille de ces circuits est comparable à la taille de leurs homologues classiques, mais ils sont beaucoup plus proches des réseaux naturels comme le cerveau humain. Les résultats promettent une nouvelle génération de puissants, électronique économe en énergie, et ont été publiés dans l'éminente revue britannique Nature Nanotechnologie .

Le développement des ordinateurs numériques est l'une des plus grandes réussites du XXe siècle. Au cours des dernières décennies, les ordinateurs sont devenus de plus en plus puissants en intégrant des composants de plus en plus petits sur des puces de silicium. Cependant, il devient difficile et coûteux de poursuivre la miniaturisation. Les transistors actuels ne sont constitués que d'une poignée d'atomes, et c'est un défi majeur de produire des puces dans lesquelles les millions de transistors ont les mêmes caractéristiques. Autre inconvénient :la consommation d'énergie atteint des niveaux inacceptables. Le besoin d'alternatives est évident, et les chercheurs se tournent vers les processus naturels. L'évolution a conduit à de puissants substrats informatiques comme les cerveaux organiques, qui résolvent des problèmes complexes d'une manière économe en énergie. La nature a développé des réseaux complexes qui peuvent exécuter de nombreuses tâches en parallèle.

La démarche des chercheurs de l'université de Twente s'appuie sur des méthodes proches de celles que l'on trouve dans la Nature, en utilisant des réseaux de nanoparticules d'or pour l'exécution de tâches de calcul essentielles. Contrairement à l'électronique conventionnelle, ce processus n'implique pas de circuits conçus. En utilisant des systèmes « sans conception », les chercheurs évitent des erreurs de conception coûteuses. La puissance de calcul de leurs réseaux est rendue possible par l'application de l'évolution artificielle. Cette évolution rapide prend moins d'une heure, plutôt que des millions d'années. En appliquant des signaux électriques, un même réseau peut être configuré en 16 portes logiques différentes. L'approche évolutive contourne - ou peut même tirer parti - d'éventuels défauts matériels qui peuvent être fatals dans l'électronique conventionnelle.

C'est la première fois que des chercheurs réalisent une électronique robuste en utilisant une évolution artificielle à des échelles de distance compétitives avec la technologie commerciale. Cela ouvre la voie à l'exécution de tâches plus complexes qui sont difficiles à exécuter sur les ordinateurs numériques actuels ou qui prennent beaucoup de temps et d'énergie. Les chercheurs envisagent un spectre d'applications possibles, y compris l'électronique portable ou la technologie médicale.