Un pas de géant pour la robotique : ces synapses artificielles ont la puissance du cerveau humain

Des scientifiques ont inventé un dispositif minuscule, beaucoup plus performant que les précédents, qui imite les connexions entre les neurones dans le cerveau humain. Les machines du futur pourront ainsi résoudre des problèmes aussi bien que le cerveau humain avec une consommation énergétique tout aussi basse.

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L’énorme puissance de calcul du cerveau humain découle de ses connexions. Des recherches suggèrent que le cerveau possède environ 100 milliards de neurones et stimule ainsi environ 1 million de milliards de connexions. À chacune de ces connexions, un neurone se déclenche généralement environ 10 fois par seconde.

En principe, le cerveau humain peut effectuer environ 10 millions de milliards d’opérations par seconde. En comparaison, l’ordinateur le plus rapide du monde, Tianhe-2 en Chine, est capable d’effectuer jusqu’à environ 55 millions de milliards de calculs par seconde. Cependant, des recherches montrent que le cerveau humain ne consomme que 20 watts de puissance, ce qui est à peine suffisant pour alimenter une ampoule en faible lumière, tandis que Tianhe-2 consomme environ 17,8 mégawatts de puissance, de quoi faire fonctionner environ 900 000 ampoules.

Les scientifiques aimeraient construire des ordinateurs qui imitent aussi bien la puissance que l’efficacité du cerveau humain. Jusqu’à présent, les synapses artificielles consommaient beaucoup plus d’énergie que les synapses biologiques. Les synapses biologiques consomment environ 10 femtojoules chaque fois qu’un neurone passe à l’action. Mais Tae-Woo Lee et ses collègues sont parvenus à créer des synapses artificielles qui nécessitent seulement environ 1,23 femtojoule par événement synaptique, ce sont donc les synapses artificielles avec la plus basse consommation en énergie jamais développées.

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Ces nouvelles synapses artificielles sont une sorte de transistor ou commutateur électronique. Pour fonctionner, le système se compose de 144 transistors synaptiques sur 10 centimètres de large et de fils mesurant de 200 à 300 nanomètres. Selon les chercheurs, la taille minuscule du dispositif aide à réduire également la quantité d’énergie.

Le dispositif est fabriqué à partir d’une matière organique qui s’enroule autour d’une autre. Ce matériau aide les synapses artificielles à piéger ou libérer des ions chargés électriquement, imitant la façon dont les synapses biologiques fonctionnent. En principe, les chercheurs pensent pouvoir également matérialiser ce dispositif grâce à l’impression 3D, cependant pour créer un tel système il faut encore faire quelques progrès du côté de la 3D.

« Les chercheurs travaillent actuellement sur le développement de nanofils organiques mesurant seulement quelques dizaines de nanomètres de large », a expliqué Tae-Woo Lee. En effet, les scientifiques pensent qu’en retravaillant la structure des matériaux qu’ils utilisent, ils parviendront à réduire encore plus la consommation énergétique du transistor synaptique.

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Cette recherche prometteuse pourrait, dans un avenir proche, permettre de créer des robots beaucoup plus performants qui épauleront les êtres humains dans leur quotidien. Saviez-vous que grâce aux grandes avancées technologiques la Chine souhaite remplacer ses millions de travailleurs sous-payés par des robots ultra intelligents ?