Au cours de la dernière décennie, L'intelligence artificielle (IA) et ses applications telles que l'apprentissage automatique ont pris de l'ampleur pour révolutionner de nombreuses industries. Alors que le monde recueille de plus en plus de données, la puissance de calcul des systèmes matériels doit croître en parallèle. Malheureusement, nous sommes confrontés à un avenir où nous ne serons pas en mesure de générer suffisamment d'énergie pour alimenter nos besoins informatiques.

"Nous entendons beaucoup de prédictions sur l'IA inaugurant la quatrième révolution industrielle. Il est important pour nous de comprendre que les plates-formes informatiques d'aujourd'hui ne seront pas en mesure de soutenir des implémentations à grande échelle d'algorithmes d'IA sur des ensembles de données massifs. Il est clair que nous devrons repenser nos approches du calcul à tous les niveaux :matériaux, appareils et architecture. Nous sommes fiers de présenter une mise à jour sur deux fronts dans ce travail :les matériaux et les dispositifs. Fondamentalement, les appareils que nous démontrons sont un million de fois plus écoénergétiques que ce qui existe aujourd'hui, " a partagé le professeur Thirumalai Venky Venkatesan, le chercheur principal principal de ce projet qui est de l'Université nationale de Singapour (NUS).

Dans un article publié en Nature Nanotechnologie le 23 mars 2020, les chercheurs de la NUS Nanoscience and Nanotechnology Initiative (NUSNNI) ont rapporté l'invention d'un dispositif à l'échelle nanométrique basé sur une plate-forme matérielle unique qui peut atteindre une informatique numérique en mémoire optimale tout en étant extrêmement économe en énergie. L'invention est également hautement reproductible et durable, contrairement aux appareils électroniques organiques conventionnels.

Le système moléculaire qui est la clé de cette invention est une idée originale du professeur Sreebrata Goswami de l'Association indienne pour la culture de la science à Kolkata, Inde. "Nous avons travaillé sur cette famille de molécules de ligands redox actifs au cours des 40 dernières années. Sur la base du succès avec l'un de nos systèmes moléculaires dans la fabrication d'un dispositif de mémoire qui a été rapporté dans le journal Matériaux naturels en 2017, nous avons décidé de reconcevoir notre molécule avec un nouveau ligand pince. Il s'agit d'une stratégie de conception rationnelle de novo pour concevoir une molécule pouvant agir comme une éponge à électrons, " dit le professeur Goswami.

Dr Sreetosh Goswami, l'architecte clé de cet article qui était un étudiant diplômé du professeur Venkatesan et maintenant chercheur à NUSNNI, mentionné, "La principale découverte de cet article est la disproportion de charge ou la rupture de symétrie électronique. Traditionnellement, cela a été l'un de ces phénomènes en physique qui est très prometteur mais ne se traduit pas dans le monde réel car il ne se produit que dans des conditions spécifiques, telles que haute ou basse température, ou haute pression."

"Nous sommes en mesure d'atteindre cette disproportion de charge insaisissable dans nos appareils, et le moduler à l'aide de champs électriques à température ambiante. Les physiciens essaient de faire la même chose depuis 50 ans. Notre capacité à réaliser ce phénomène à l'échelle nanométrique se traduit par un dispositif multifonctionnel pouvant fonctionner à la fois comme un memristor ou un memcapacitor ou même les deux de manière concomitante, " expliqua le Dr Sreetosh.

"Les interactions intermoléculaires et ioniques complexes dans ces systèmes moléculaires offrent ce mécanisme unique de disproportion de charge. Nous remercions le professeur Damien Thompson de l'Université de Limerick qui a modélisé les interactions entre les molécules et généré des informations qui nous permettent de peaufiner ces systèmes moléculaires dans de nombreux les moyens d'approfondir l'ingénierie de nouvelles fonctionnalités, " a déclaré le professeur Goswami.

"Nous pensons que nous ne faisons qu'effleurer la surface de ce qui est possible avec cette classe de matériaux, " ajouta le professeur Venkatesan. " Récemment, Le Dr Sreetosh a découvert qu'il peut conduire ces appareils à s'auto-osciller ou même à présenter une instabilité pure, régime chaotique. C'est très proche de reproduire le fonctionnement de notre cerveau humain."

"Les informaticiens reconnaissent maintenant que notre cerveau est le plus économe en énergie, système informatique intelligent et tolérant aux pannes existant. Être capable d'émuler les meilleures propriétés du cerveau tout en fonctionnant des millions de fois plus vite changera le visage de l'informatique telle que nous la connaissons. Lors de discussions avec mon ami et collaborateur de longue date, le professeur Stan Williams de la Texas A&M University (qui est co-auteur de cet article), Je me rends compte que notre système moléculaire organique pourrait éventuellement surpasser tous les oxydes et matériaux « ovoniques » démontrés à ce jour, " a-t-il conclu.

Avancer, l'équipe NUS s'efforce de développer des circuits efficaces qui imitent les fonctions du cerveau humain.