Une équipe de recherche collaborative du NIMS et de l'Université des sciences de Tokyo a développé avec succès un dispositif d'intelligence artificielle (IA) qui exécute un traitement de l'information semblable à celui du cerveau grâce à un calcul de réservoir de quelques molécules. Cette innovation utilise les vibrations moléculaires d'un nombre sélectionné de molécules organiques.
En appliquant cet appareil à la prédiction de la glycémie chez les patients diabétiques, il a largement surpassé les appareils d'IA existants en termes de précision de prédiction.
Les travaux sont publiés dans la revue Science Advances .
Avec l'expansion des applications d'apprentissage automatique dans divers secteurs, il existe une demande croissante de dispositifs d'IA qui sont non seulement hautement informatiques, mais également dotés d'une faible consommation d'énergie et d'une miniaturisation.
La recherche s'est orientée vers l'informatique à réservoir physique, exploitant les phénomènes physiques présentés par les matériaux et les dispositifs pour le traitement de l'information neuronale. Un défi qui reste est la taille relativement grande des matériaux et dispositifs existants.
Les recherches de l'équipe ont été à l'origine de la première mise en œuvre au monde d'un calcul de réservoir physique fonctionnant sur le principe de la diffusion Raman améliorée en surface, exploitant les vibrations moléculaires de quelques molécules organiques seulement. Les informations sont entrées via un déclenchement ionique, qui module l'adsorption des ions hydrogène sur des molécules organiques (acide p-mercaptobenzoïque, pMBA) en appliquant une tension.
Les changements dans les vibrations moléculaires des molécules pMBA, qui varient avec l'adsorption des ions hydrogène, remplissent la fonction de mémoire et de transformation de forme d'onde non linéaire pour le calcul.
Ce processus, utilisant un assemblage clairsemé de molécules de pMBA, a permis d'apprendre environ 20 heures sur les changements de glycémie d'un patient diabétique et de prédire les fluctuations ultérieures au cours des cinq minutes suivantes avec une réduction d'erreur d'environ 50 % par rapport à la plus grande précision obtenue par appareils similaires à ce jour.
Cette étude indique qu’une quantité minimale de molécules organiques peut effectuer efficacement des calculs comparables à ceux d’un ordinateur. Cette avancée technologique consistant à effectuer un traitement sophistiqué de l’information avec un minimum de matériaux et dans des espaces minuscules présente des avantages pratiques substantiels. Il ouvre la voie à la création de terminaux d'IA à faible consommation pouvant être intégrés à une variété de capteurs, ouvrant ainsi la voie à une large utilisation industrielle.
Plus d'informations : Daiki Nishioka et al, Calcul de réservoirs à molécules rares et uniques démontré expérimentalement avec la diffusion Raman améliorée en surface et le déclenchement des ions, Science Advances (2024). DOI :10.1126/sciadv.adk6438
Informations sur le journal : Progrès scientifiques
Fourni par l'Institut national pour la science des matériaux
