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Il s’agit d’une avancée majeure dans le domaine de l’informatique. Des chercheurs américains sont récemment parvenus à mettre au point des composants électroniques capables de fonctionner au même niveau de tension que le cerveau humain.
« C’est la première fois qu’un composant peut fonctionner au même niveau de tension qu’un cerveau humain »
Dans le cadre de travaux portant sur les nanofils protéiques, présentés dans la revue Nature Communications, une équipe de l’université du Massachusetts à Amherst a identifié un moyen d’utiliser ces filaments biologiques conducteurs pour fabriquer des synapses artificielles appelées « memristors ». À l’instar des synapses du cerveau humain, assurant la transmission des signaux entre les neurones, ces composants fonctionnent de manière très efficace à très basse tension.
« Jusqu’à présent, l’un des plus grands obstacles au développement de l’informatique neuromorphique se résumait au fait que la plupart des ordinateurs conventionnels fonctionnent à plus de 1 volt, quand le cerveau humain envoie des signaux appelés potentiels d’action entre les neurones à seulement 80 millivolts », explique Tianda Fu, co-auteur de l’étude.
Dans le cadre de leurs expériences, les chercheurs américains ont réussi à faire fonctionner leurs memristors à des tensions neurologiques en utilisant des nanofils protéiques dérivés de la bactérie Geobacter.
« C’est la première fois qu’un composant peut fonctionner au même niveau de tension qu’un cerveau humain », avance le chercheur Jun Yao, ayant supervisé les travaux. « Il s’agit d’une percée conceptuelle qui devrait susciter beaucoup d’exploration dans le domaine de l’électronique fonctionnant à des tensions biologiques. »
« À la différence d’un ordinateur classique, la capacité d’apprentissage de ce dispositif ne dépend pas d’un logiciel »
Après avoir cisaillé les nanofils de bactéries, de sorte à ce que seule la protéine conductrice soit utilisée, les chercheurs les ont fait passer à travers leurs circuits afin d’observer leur comportement à différents voltages. Pour ce faire, ils ont utilisé un dispositif s’apparentant à un interrupteur marche/arrêt, avec des impulsions de charge positive et négative transitant à travers un fil métallique 100 fois plus fin qu’un cheveu humain.
Le fil métallique a précisément été choisi car les nanofils de protéines facilitent la réduction du métal, qui modifie la réactivité des ions métalliques et les propriétés de transfert d’électrons. À mesure que les impulsions entraînent des changements dans les filaments métalliques, de nouvelles ramifications et connexions se créent, ce qui s’apparente, selon les chercheurs, aux nouvelles connexions se formant au sein d’un véritable cerveau lors de l’apprentissage.
« Vous pouvez moduler la conductivité ou la plasticité de la synapse du nanofil-mémoire afin qu’elle puisse émuler des composants biologiques dans le cadre de calculs s’inspirant du fonctionnement du cerveau humain. Mais à la différence d’un ordinateur classique, la capacité d’apprentissage de ce dispositif ne dépend pas d’un logiciel », précisent les auteurs de l’étude.
Les nanofils protéiques conducteurs utilisés présentent de nombreux avantages par rapport à leurs coûteux pendants en silicium : leur production ne nécessite pas l’usage de produits chimiques toxiques et de procédés énergivores, et ceux-ci se révèlent également plus stables dans l’eau ou les fluides corporels, caractéristique clef pour les applications biomédicales (implants).
Par Yann Contegat, le
Source: Phys.org
Étiquettes: bactérie, cerveau-humain, synapse-artificielle, nanofil, memristor, protéique
Catégories: Actualités, Sciences physiques
Comme toute découverte et invention,elle peut être bénéfique ou maléfique.
Restons positif,c’est une avancé majeure en biotechnologie.