Ces nanoréseaux artificiels sont dotés des mêmes capacités d’apprentissage qu’un cerveau humain

Si la capacité des réseaux de nanofils à imiter la structure du cerveau humain était connue, de récentes expériences ont démontré que ceux-ci pouvaient également apprendre et se souvenir d’une façon similaire.

Évaluer la capacité de mémorisation des réseaux neuromorphiques

La capacité prodigieuse du cerveau à traiter les informations est largement attribuable au réseau de connexions formé par les neurones et les synapses. Mais bien que nous comprenions une grande partie du fonctionnement de cet organe, certains aspects, notamment les fonctions cognitives supérieures comme l’apprentissage et la mémoire, restent obscurs.

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S’auto-assemblant pour former un maillage dynamique et complexe, les réseaux neuromorphiques sont généralement constitués de fils d’argent hautement conducteurs et recouverts d’une matière polymère. « Ils sont comparables à un réseau neuronal synthétique, car les nanofils agissent comme des neurones et les endroits où ils se connectent les uns aux autres sont analogues aux synapses », souligne Zdenka Kuncic, chercheuse à l’université de Sydney et co-auteure principale de la nouvelle étude.

Afin d’explorer la capacité de mémorisation de tels réseaux, Kuncic et ses collègues ont réalisé un test de mémoire souvent utilisé pour évaluer la nôtre. Connu sous le nom de « tâche n-back », celui-ci implique le visionnage d’une série d’images pour tenter ensuite de se rappeler, après plusieurs diffusions, si l’une d’entre elles réapparaît ultérieurement. Pour les humains, le score moyen est de 7 (impliquant qu’une personne reconnaisse une image apparue jusqu’à sept séquences plus tôt).

Détaillée dans la revue Science Advances, la version modifiée du test a impliqué la manipulation des tensions électriques diffusées dans le réseau de nanofils, afin de remodeler ses voies et ainsi lui indiquer la tâche à réaliser. Ce qui s’est traduit par une amélioration significative de sa capacité de mémorisation ainsi que sa précision.

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Des résultats étonnants

L’équipe a notamment constaté que le réseau pouvait mémoriser un point spécifique dans un circuit électrique indiqué jusqu’à sept séquences auparavant. Il s’est également avéré que cet apprentissage pouvait être renforcé en sollicitant constamment les voies synaptiques désirées, jusqu’à ce que l’information soit définitivement « fixée ». Considérée comme essentielle à la mémorisation préférentielle chez les humains, une telle sélectivité explique notamment pourquoi nous conservons certains souvenirs et en oublions d’autres.

Démontrant que les réseaux de nanofils peuvent fonctionner de la même manière que le cerveau humain, et développer une forme de mémoire à court et long terme, ces travaux suggèrent qu’ils pourraient être utilisés dans le domaine de la robotique ou être intégrés à des dispositifs de détection.

« Nous avons découvert que les fonctions cognitives d’ordre supérieur, que nous associons normalement au cerveau humain, peuvent être imitées par des matériaux non biologiques », résume l’équipe. « Nos travaux actuels ouvrent la voie à la réplication de l’apprentissage et de la mémoire de type cérébral et suggèrent que la nature sous-jacente de l’intelligence de type cérébral peut être physique. »

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